【摘 要】
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极向场电源系统是托卡马克装置中的重要组成部分,其主要功能是为极向场线圈提供一定的电流,以实现对等离子体的驱动及位形控制。为了实现聚变功率输出,需要获得具有先进偏滤器位形的高品质等离子体,先进位形一般具有较大的等离子体截面拉长比和三角形变度。本文所研究的四象限变流器就是用来给HL-2M托卡马克装置中的极向场线圈PF5、PF6提供所需的电流波形,起到拉长等离子体和形成偏滤器位形的作用。首先,完成了四象
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极向场电源系统是托卡马克装置中的重要组成部分,其主要功能是为极向场线圈提供一定的电流,以实现对等离子体的驱动及位形控制。为了实现聚变功率输出,需要获得具有先进偏滤器位形的高品质等离子体,先进位形一般具有较大的等离子体截面拉长比和三角形变度。本文所研究的四象限变流器就是用来给HL-2M托卡马克装置中的极向场线圈PF5、PF6提供所需的电流波形,起到拉长等离子体和形成偏滤器位形的作用。首先,完成了四象限变流器的主电路设计。结合HL-2M装置对PF5、PF6线圈的供电需求,经过分析计算选择三相桥式非同相逆并联电路作为变流器的主电路拓扑,每个线圈电源采用四个整流桥并联组成24脉波;根据设计指标计算了电路主要元器件的参数并进行选型。然后,完成了四象限变流器控制系统设计。控制系统利用DSP和CPLD芯片及其外围电路实现A/D转换、同步信号获取、触发脉冲生成、脉冲隔离驱动等功能。针对飞轮储能脉冲发电机组供电导致同步电压波形畸变严重及频率变化的问题,采用两级二阶有源滤波器去除同步电压的高频谐波,并利用DSP程序实现给定信号不变时电源输出不随频率变化。最后,参与整体项目工作并研制出了实物装置,并参与了部分电路调试及其现场调试,调试运行结果表明,所设计的变流器能够满足实际运行需要,目前该电源系统已经投入正式工业运行,效果良好。
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