ECRH負(fù)高壓脈沖電源的研究.pdf

1、受控?zé)岷司圩兙哂邪踩?、無污染和取之不竭等優(yōu)點(diǎn),將成為人類未來主要能源的觀點(diǎn)已為世界各國所接受.因此受控?zé)岷司圩兊难芯砍蔀槟茉唇鐚π履茉囱芯康囊粋€(gè)重要研究方向.托卡馬克就是重要的備受關(guān)注的受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)裝置.在托卡馬克中,要實(shí)現(xiàn)等離子體聚變點(diǎn)火,必須具備三個(gè)條件,即等離子體的溫度、密度和能量約束時(shí)間,其中等離子體的溫度要求在10KeV(1eV=10000℃)以上.為了能將等離子體加熱到聚變臨界溫度以上,人們采用了多種加熱方法,其中電子回

2、旋共振加熱(ECRH)是受控?zé)岷司圩冄芯恐胁捎玫闹饕入x子體加熱手段之一,這種方法采用回旋管產(chǎn)生電子回旋共振波對等離子體加熱.在ECRH系統(tǒng)中,一個(gè)基于四極管的負(fù)高壓脈沖電源是支持回旋管工作的關(guān)鍵組件,要求很高的性能.論文主要涉及ECRH系統(tǒng)中負(fù)高壓電源的研究.針對四極管的非線性特點(diǎn)和電源的控制要求,并結(jié)合數(shù)學(xué)分析和仿真、控制理論和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了滿足要求的高性能ECRH系統(tǒng).主要工作可概述如下:1、分析了大功率四極管控制特性,并在

3、此基礎(chǔ)上,提出一種通過曲線擬合的方法推導(dǎo)出大功率四極管的非線性數(shù)學(xué)模型;2、根據(jù)推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型,采用帶前饋的PI調(diào)節(jié)器,對電源在不同的工作狀態(tài)下進(jìn)行仿真,通過調(diào)節(jié)控制器參數(shù)均可得到較滿意的仿真結(jié)果,證明數(shù)學(xué)模型是正確的;3、設(shè)計(jì)了帶前饋的PI調(diào)節(jié)器,在不同的給定和負(fù)載(假負(fù)載-電阻負(fù)載)下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,在每種工作狀態(tài)下,通過調(diào)節(jié)控制器參數(shù)均可以使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)達(dá)到最佳(基本滿足要求);4、通過大量的仿真和實(shí)驗(yàn)證明,電源控制器可以采用

4、變結(jié)構(gòu)帶前饋的PI調(diào)節(jié)器,控制器參數(shù)和ECRH負(fù)高壓電源的工作狀態(tài)有關(guān),并通過仿真和曲線擬合的找出控制器的控制參數(shù)與ECRH負(fù)高壓電源狀態(tài)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,減少變結(jié)構(gòu)控制中參數(shù)估計(jì)的運(yùn)算工作量,使ECRH負(fù)高壓電源實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制成為可能;5、對ECRH負(fù)高壓電源的數(shù)字控制進(jìn)行了探討;6、研究了ECRH負(fù)高壓電源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的保護(hù)特性,設(shè)計(jì)出相應(yīng)的保護(hù)電路,實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)出的保護(hù)電路對ECRH負(fù)高壓電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障;7、對E