J-TEXT托克馬克電場(chǎng)漂移偏壓電源研制.pdf

1、低環(huán)電壓?jiǎn)?dòng)能夠改善托卡馬克聚變裝置中等離子約束性能,它可以拉長(zhǎng)等離子體放電持續(xù)時(shí)間,降低對(duì)加熱場(chǎng)電源的需求。1994年潘垣院士提出通過(guò)電場(chǎng)漂移將電子注入到等離子體中的思路實(shí)現(xiàn)低環(huán)電壓?jiǎn)?dòng),并在HT-6M上取得初步的成功,2009年華中科技大學(xué)聚變所準(zhǔn)備進(jìn)行更深一層次電子注入實(shí)驗(yàn)研究。J-TEXT電場(chǎng)漂移電子注入實(shí)驗(yàn)研究中,偏壓電源具有非常重要的作用,它用于提供電子靜電漂移電場(chǎng)和反饋跟蹤等離子體電壓。
　　本文根據(jù)托卡馬克裝置電場(chǎng)

2、漂移電子注入系統(tǒng)對(duì)其偏壓電源的具體要求,研制了一套偏壓電源,本文設(shè)計(jì)的偏壓電源是以電壓型PID反饋控制,以TMS320F2812為核心控制器,主電路以橋式Buck拓?fù)錇楹诵牡腄C/DC開(kāi)關(guān)變換器,實(shí)現(xiàn)-800～800VDC電壓輸出,500mA～3A電流輸出,輸出紋波小于1％。
　　本文通過(guò)分析偏壓電源運(yùn)行過(guò)程和工作原理,利用DC變壓器、小信號(hào)和狀態(tài)空間三種開(kāi)關(guān)變換器常用分析方法推導(dǎo)出偏壓AC小信號(hào)解析模型,導(dǎo)出偏壓傳遞函數(shù)。在偏壓

3、運(yùn)行分析和傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上,研究偏壓PID參數(shù)整定方法和偏壓PID控制器設(shè)計(jì)過(guò)程。確定PID控制器參數(shù)后,建立了偏壓閉環(huán)仿真電路進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
　　本文基于TMS320F2812為核心數(shù)字控制器,設(shè)計(jì)AD7606,AD5724等外圍擴(kuò)展電路,繪制偏壓電源控制器 PCB板并完成控制器硬件系統(tǒng)的研制,完成偏壓電源樣機(jī)組裝并進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:在Kp=0.07,Ki=0.01,Kd=0.09條件下,偏壓輸出可以獲得