摘要：为研究高比压与高参数的聚变等离子体物理,我国建造了新一代“人造太阳”装置,即中国环流三号(HL-3)装置。为实现装置对高参数等离子体的需求,辅助加热系统的能力需提升。其中,提升中性束注入系统的功率需提供一个大功率高电压的电源。考虑负载需求和现有空间的限制,选择了模块化紧凑型高压电源(HVPS)。紧凑型HVPS使用一台高隔离等级的干式变压器为63组电源单模块供电,实现了80 kV/60 A/5 s的额定直流输出。相比传统电源,其占地面积减少了约1/3。为了确保紧凑型HVPS直流输出的稳定性,进行了电路设计、结构设计和热分析等工作,以确保平顶电压降小于1%等电气特性。为了测试紧凑型HVPS系统的短路保护时间,使用了打火装置进行试验。试验结果表明,系统能够在短路发生后迅速切断电流,并保证HVPS的安全。

摘要：在受控核聚变中,电源电压的准确测量十分重要,要求作为脉冲测量系统的第1级关键部件的分压器具有良好的响应特性和稳定性。为此,结合实际工况,提出了适合此类电源特性的分压器设计参数。考虑杂散参数对分压器性能的影响,建立了包含分布电容、杂散电感的电阻分压器参数模型,基于电路理论二端口网络分析方法从理论上推导其传递函数和响应时间的表达式。根据该模型提出分压器的相关参数,并采用玻璃釉膜电阻制作分压器。对分压器进行脉冲高压响应的标定实验,与泰克高压探头对比结果表明2者所测波形比较相符,尤其是开通与关断时刻的波形,能准确反映电压信号的暂态过程。该分压器能实时、准确地测量电源输出电压,为电源暂态过程分析和系统反馈调节提供依据。

摘要：分析并设计了分压器的参数,采用高频无感釉膜电阻制作分压器,与基于压频转换的光纤隔离技术相结合,组成了HL-2A用高压电源测量系统。同时将数字信号处理芯片用于光纤转换环节,实现压频型A/D转换,简化线路,提高数据传输速度和信号干扰能力。该高压测量系统已运用于HL-2A装置的长脉冲(5s)放电实验,结果表明:该系统不仅实现了DC 80kV高压电源的高低电位完全隔离,而且所测量电压波形真实反映了电源的输出,为反馈系统和保护系统提供了实时电压数据信号。

摘要：研制了HL-2A装置LHCD和ECRH系统使用的高压电源,其电源拓扑分别为晶闸管交流调压型和星点控制型高压电源,通过高压脉冲调制器给LHCD和ECRH系统供电,采用了波头补偿、前馈和反馈相结合的控制方法,弥补了电源拓扑本身固有的瞬态特性不足和发电机输出的不稳定性,使电源输出电压输出平顶的稳定度优于1%。介绍了高压电源的主回路结构,对高压电源的控制进行了论述,同时给出了实验结果。

摘要：在低杂波高压电源系统的整流模块的研究中,对含有LC滤波的三相不控整流电路的输出电压进行分析计算,得到输出电压与电路中的参数关系表达式。通过MATLAB/Simulink模块中的电路仿真元件对三相不控整流电路进行仿真,得到其输出电压的波形图,观察得到其输出波形能够满足电源系统的设计要求。

摘要：星点高压电源是为中国环流器二号A装置的辅助加热系统提供高压的一套重要高压电源,为保证星点高压电源控制系统稳定运行,在分析干扰源产生、分类及作用机理的基础上,从硬件和软件两方面对测量控制系统进行抗干扰设计。硬件方面主要是通过改善电源、滤波处理、接地等方面采取措施,软件则是采用多种数字滤波相结合的方法减少干扰。实践证明:适当的抗干扰设计确实能增强控制系统的可靠性,提高星点高压电源的控制精度。

摘要：为满足HL-2A装置低杂波电流驱动等辅助加热系统的需要,分析设计了基于脉冲调制技术的大功率高压电源,为速调管提供阴极高压。高压电源采用了模块化串联的系统结构,通过控制算法的调节,电源输出连续可调,使低压低频直流脉冲电源转化为高压高频直流脉冲电源,还具有高功率、高稳定、高冗余的特点。重点对模块的器件参数、选型、工艺等进行详细设计分析,利用多绕组变压器的漏感作为模块的滤波电感,选用特性更好的金属薄膜电容、绝缘栅双极晶体管等器件,优化模块结构;设计了29个副边绕组的多绕组高压隔离变压器,设计了电源控制系统,得出适合本电源控制的控制算法,易于调整高压的幅值以及高压的上升下降时间。最后给出大量实验结果,验证电源的保护能力,两种主要的电源控制算法的可操作性及实用性。试验证明,此套电源不仅满足负载提出的快速保护的要求,其电源工作的稳定度等其他参数也满足设计要求。

摘要：研制了基于PC/104总线为核心的嵌入式预充电电源控制系统,重点阐述了该控制系统的硬件结构与软件设计;该控制系统以SBC-4680为控制系统主板,通过PC/104总线控制PCM-5120模拟量输入输出卡,控制PCM-5134的IO和定时计数卡,同时制作相应的接口电路及看门狗电路,在DOS操作系统中,利用C++编写底层软件,控制中采用PID算法及特殊数据处理方法,利用VB编写上位机操作界面与图形显示软件,实现与底层软件的以太网通信、信号的实时传输、显示与处理;实验证明,采用此预充电控制系统以后,使高压电源的波头质量得到极大提高,既消除了震荡,又避免了电压跌落等情况的出现,同时该电源的控制精度达到1%,因此,该控制系统完全满足电源控制及保护需要。

摘要：依托中国环流器二号M(HL-2M)装置等离子体加热和电流驱动需求,提高HL-2M装置物理实验参数,为开展NNBI加热系统设计,需开发新的大功率高压电源系统来加速引出的负离子源。采用国际上常用脉冲阶梯调制(PSM)高压电源技术和快控技术,建造一套200 kV/50 A/100 s高压电源系统。首先研制基于软启动和缓冲电路的大功率长脉冲开关电源单元,其额定输出参数为800 V/50 A/100 s。通过对此开关电源模块进行相关电气指标测试表明,电源模块的输出电压、电流、负载短路快速关断时间、电压上升和下降时间均达到设计要求。

摘要：介绍了HL-2A 上基于脉冲步进阶梯调制(PSM)技术的高压电源控制系统的研究。控制系统以数字信号处理+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)为架构,控制112 个每秒采样(SPS)模块,按照一定的控制方式使电源输出稳定的电压。DSP 负责数据传输、通讯、控制算法等;FPGA 利用其强大的逻辑功能输出所需的脉冲。通过对程序的编写、仿真和调试,实验结果表明该控制系统的特性达到了设计要求。