ECRH负高压脉冲电源控制系统的研究与设计.pdf

维普资讯 第23卷 第 1期 电工 电 能 新 技 术 V01．23．No．1 2004年 1月 AdvaI1cedTechno1o 0fE1ectriealEngineeringandEnergy ： ECRI-I负高压脉冲电源控制系统的研究与设计 杜少武 ， 张崇巍 ，丁同海 ，徐 宁 ，刘宝华 (1．合肥工业大学电气与 自动化工程学院，安徽 合肥 230009； 2．中科院等离子体研究所，安徽 合肥 230031) 摘要 ：负高压脉冲电源是 ECRH系统最重要 的组成部分之一 ，文 中分析 了ECRH负高压脉冲电源 的组成~L-Y-作原理。根据控制要求设计 出系统各环节的工作电路，设计 出带有前馈的PI调节器， 利用MATLAB仿真确定出调节器参数，并根据MATLAB仿真结果进行实验 ，实验表 明，系统具有 良 好 的控制特性 。 关键词：ECRH；高压脉冲电源；四极管；栅极驱动 中圈分类号 ：TM92；TP29 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003—3076(2004)01—0077—04 单元完成 了信号的采集 、脉冲宽度控制 (Gate)、误差 1 引言 放大、校正、系统的部分保护等任务。系统 的工作原 ECRH(ElectronCyclotronResonanceHeating)负高 理是先由充电机将 电容器组 电压充至 lookV，再通 压脉冲电源是对 TOKAMAK(托卡 马克——受控热 过电压调整管(调整管为大功率 四极电子管)将其输 核聚变装置)中等离子体二次加热用的微波发生器 出稳定在80kV供 ECRH回旋管使用。由于电容器 回旋管 的电源，其容量大、控制要求高 ，要求输 出 在放电过程 中，两端电压不断下降，四极管输 出的 一 80KV、最大脉宽为 lOOms(脉宽可调)的方波，电压 80kV电压不可能长时 间稳定 ，事实上 ，目前 只需要 稳定度不低于99．7％，上升前沿小于 loo_／m，工作 电 最大脉宽为 lOOms的脉宽可调的脉冲电源。据此可 流 8A。ECRH的研究在 国外起步较早 ，并且在美 国 算 出电容器的容量。在系统工作过程中，当脉宽控 的DIII．D【。‘和德 国的ASDEXL4和 w7．xL5等 TOKA． 制信号开始时，四极管工作在放大状态 ，当脉宽控制 MAK装置上进行过应用研究。ECRH系统 中回旋管 信号结束时，驱动 电路给 四极 管 的控栅极加上 是产生微波的部件 ，为其供电的ECRH负高压脉冲 一 9OOV的电压 ，让其关断 。 电源的稳定 、可靠运行是 ECRH系统稳 定运行 的前 3 ECRH 负高压脉冲 电源控制系统的研究 提。我们曾对 ECRH负高压脉冲电源的控制特性、 与设计 保护特性以及电磁兼容性作 了详细的分析与研究， 本文在研究 ECRH负高压脉冲电源控制要求 的基础 3．1 ECRIt负高压脉冲电源主电路的设计 上 ，对 ECRH负高压脉冲电源的控制系统进行研究 ECRH负高压脉冲电源系统不仅要完成输出稳 与设计。 定的一80kV负高压电源的任务，而且要求系统运行 安全可靠，并对 回旋管等提供保护。ECRH负高压 2 系统的组成及工作原理 脉冲电源的主电路由充电机及电容器组、四极调整 ECRH负高压脉冲电源系统主要 由充电电源及