留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

低杂波电流驱动阴极高压电源系统的优化与实现

芮军辉 高宗球 郭斐 黄懿赟 张健

芮军辉, 高宗球, 郭斐, 等. 低杂波电流驱动阴极高压电源系统的优化与实现[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 026002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200152
引用本文: 芮军辉, 高宗球, 郭斐, 等. 低杂波电流驱动阴极高压电源系统的优化与实现[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 026002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200152
Rui Junhui, Gao Zongqiu, Guo Fei, et al. Optimization and realization of low hybrid current drive cathode high voltage power supply system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 026002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200152
Citation: Rui Junhui, Gao Zongqiu, Guo Fei, et al. Optimization and realization of low hybrid current drive cathode high voltage power supply system[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 026002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200152

低杂波电流驱动阴极高压电源系统的优化与实现

doi: 10.11884/HPLPB202133.200152
基金项目: 2017年度中科院关键技术人才(人字【2018】5号)
详细信息
    作者简介:

    芮军辉(1996—),男,硕士,从事高压电源及控制技术研究;junhui.rui@ipp.ac.cn

    通讯作者:

    张 健(1979—),男,博士,副研究员,从事电力电子及控制技术研究;zhangj@ipp.ac.cn

  • 中图分类号: O441.1

Optimization and realization of low hybrid current drive cathode high voltage power supply system

  • 摘要: 4.6 GHz 低杂波电流驱动(LHCD)是EAST托卡马克装置辅助加热系统的重要组成部分。其阴极高压直流电源基于脉冲阶梯调制(PSM)技术,采用64个直流模块串联输出50 kV直流电压。单模块的调制频率设计为50 Hz,故而系统调节速度有限,面对实际运行中网侧电压波动引起的干扰时,电源无法做出更快速的响应与反馈调节,从而导致输出电压产生大幅波动,影响输出性能。为提高电源调节速度和抗干扰能力,设计了具有1 kHz调制能力的高频整流模块以替代部分原低频模块,利用高频模块的快速调节能力抑制输出电压的波动。实验结果表明,升级后的电源输出电压波动减小了50%,更好地满足速调管对于电压精度和稳定度的控制要求,保障了系统运行的可靠性。
  • 图  1  优化PSM电源结构示意图

    Figure  1.  Structure diagram of the optimized PSM power supply

    图  2  整流模块等效模型

    Figure  2.  Equivalent model of the rectifier module

    图  3  控制流程图

    Figure  3.  Control flow chart

    图  4  输出电压调节示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of output voltage

    图  5  控制系统结构示意图

    Figure  5.  Structure diagram of the control system

    图  6  升级前后系统实物图

    Figure  6.  System before and after upgrade

    图  7  系统升级前输出电压波形图

    Figure  7.  Output voltage waveform of the system before upgrade

    图  8  系统升级后输出电压波形图

    Figure  8.  Output voltage waveform of the system after upgrade

    表  1  1 kHz调制PSM模块设计主要技术参数

    Table  1.   Main parameters of 1 kHz PSM module

    parameterindex
    input voltage600 V,AC
    output voltage810 V
    output current80 A
    ripple factor1%
    leading edge time≤100 μs
    trailing edge time≤100 μs
    frequency0−1 kHz
    下载: 导出CSV
  • [1] 胡怀传, 单家方. 基于PLC的EAST LHCD 高压电源反馈控制系统设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2009, 29(3):253-257. (Hu Huaichuan, Shan Jiafang. Design of EAST LHCD high voltage power supply feedback control system based on PLC[J]. Nuclear Fusion and Plasma Physics, 2009, 29(3): 253-257 doi: 10.3969/j.issn.0254-6086.2009.03.013
    [2] 毛晓惠, 李青, 王雅丽, 等. 基于脉冲调制技术的LHCD大功率阴极高压电源[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28:015004. (Mao Xiaohui, Li Qing, Wang Yali, et al. LHCD cathode high voltage power supply based on pulse step modulator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015004 doi: 10.11884/HPLPB201628.015004
    [3] 杨雷, 傅鹏, 刘小宁, 等. 采用脉冲阶梯调制技术的50 kV100 A高压电源设计[J]. 高电压技术, 2009, 35(9):2220-2225. (Yang Lei, Fu Peng, Liu Xiaoning, et al. Design of 50 kV and 100 A high voltage power supply using PSM technology[J]. High Voltage Technique, 2009, 35(9): 2220-2225
    [4] 马少翔. 100 kV PSM高压电源相关技术研究及系统实现[D]. 武汉: 华中科技大学, 2015.

    Ma Shaoxiang. Research and system realization of 100 kV PSM high voltage power supply[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2015
    [5] Salemi R. A complete step-by-step guide [M]. Boston Light Press, 2009.
    [6] Zhang Jian, Gao Zhongqiu, Zhou Yu, et al. Development of the body power supply for ECRH on EAST[J]. Fusion Engineering and Design, 2020, 153: 111479.
    [7] 李亚维, 谢敏, 蓝欣, 等. 200 kV 低纹波高稳定度直流高压电源[J]. 强激光与粒子束, 2016, 28:015016. (Li Yawei, Xie Min, Lan Xin, et al. A 200 kV high voltage DC power supply with high stability and low ripple[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2016, 28: 015016
    [8] 郝旭. PSM高压电源暂态分析及控制策略研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2012.

    Hao Xu. Transient analysis and control strategy research of PSM high voltage power supply[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2012
    [9] 徐伟东, 宣伟民, 姚列英, 等. PSM高压脉冲电源单元研制[J]. 高电压技术, 2009, 35(6):1409-1414. (Xu Weidong, Xuan Weimin, Yao Lieying, et al. Development of one PSM high voltage pulse power supply unit[J]. High Voltage Technique, 2009, 35(6): 1409-1414
    [10] 黄波, 黄梅, 陈文光, 等. 电子回旋共振加热系统中全固态阳极高压电源硬件电路设计[J]. 核聚变与等离子物理, 2018, 38(1):55-62. (Huang Bo, Huang Mei, Chen Wenguang, et al. Design of hardware circuits of solid-state anode high-voltage power supply in electron cyclotron resonance heating system[J]. Nuclear Fusion and Plasma Physics, 2018, 38(1): 55-62
    [11] 张健, 郭斐, 孙浩章, 等. 用于回旋管测试台的高压电源及控制系统设计[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29:055002. (Zhang Jian, Guo Fei, Sun Haozhang, et al. Design of high voltage power supply and control system for gyrotron test bench[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2017, 29: 055002
    [12] 赵璐, 潘圣民, 黄懿赟, 等. EAST中性束注入高压电源综合保护系统[J]. 强激光与粒子束, 2017, 29:065010. (Zhao Lu, Pan Shengmin, Huang Yiyun, et al. Integrated protection system of EAST-NBI high voltage power supply[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2017, 29: 065010
  • 加载中
图(8) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  956
  • HTML全文浏览量:  146
  • PDF下载量:  37
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-03
  • 修回日期:  2020-10-28
  • 刊出日期:  2021-01-07

目录

    /

    返回文章
    返回