J-TEXT托克馬克電場漂移偏壓電源研制.pdf

1、低環(huán)電壓啟動能夠改善托卡馬克聚變裝置中等離子約束性能,它可以拉長等離子體放電持續(xù)時間,降低對加熱場電源的需求。1994年潘垣院士提出通過電場漂移將電子注入到等離子體中的思路實現(xiàn)低環(huán)電壓啟動,并在HT-6M上取得初步的成功,2009年華中科技大學聚變所準備進行更深一層次電子注入實驗研究。J-TEXT電場漂移電子注入實驗研究中,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和反饋跟蹤等離子體電壓。
　　本文根據(jù)托卡馬克裝置電場

2、漂移電子注入系統(tǒng)對其偏壓電源的具體要求,研制了一套偏壓電源,本文設計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拓撲為核心的DC/DC開關變換器,實現(xiàn)-800～800VDC電壓輸出,500mA～3A電流輸出,輸出紋波小于1％。
　　本文通過分析偏壓電源運行過程和工作原理,利用DC變壓器、小信號和狀態(tài)空間三種開關變換器常用分析方法推導出偏壓AC小信號解析模型,導出偏壓傳遞函數(shù)。在偏壓

3、運行分析和傳遞函數(shù)基礎上,研究偏壓PID參數(shù)整定方法和偏壓PID控制器設計過程。確定PID控制器參數(shù)后,建立了偏壓閉環(huán)仿真電路進行仿真研究,驗證了系統(tǒng)的可行性。
　　本文基于TMS320F2812為核心數(shù)字控制器,設計AD7606,AD5724等外圍擴展電路,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,完成偏壓電源樣機組裝并進行測試,測試結果表明:在Kp=0.07,Ki=0.01,Kd=0.09條件下,偏壓輸出可以獲得