中性束注入器抑制極電源的設(shè)計(jì).pdf

1、利用大功率中性束加熱等離子體是實(shí)現(xiàn)受控核聚變輔助加熱與驅(qū)動的重要手段。中性束抑制極電源是大功率中性束電源系統(tǒng)的重要組成部分之一。該電源用于抑制中性束引出過程中二次電子返流現(xiàn)象，并使通過抑制極孔（或縫）束內(nèi)的電子約束在束流中，以改善束流的空間電荷效應(yīng)。國內(nèi)現(xiàn)有的抑制極電源采用SCR交流調(diào)壓及二極管整流方式，其輸出脈沖波形電壓紋波系數(shù)較大，且不能很好的解決離子源打弧狀態(tài)下產(chǎn)生的電流過載及輸出極性反轉(zhuǎn)問題。
　　本文設(shè)計(jì)了一種基于FPG

2、A進(jìn)行移相脈寬調(diào)制控制的新型高頻開關(guān)中性束抑制極電源，提高了過載和快速調(diào)整的能力，同時(shí)可以獲得較好的輸出波形參數(shù)。利用串聯(lián)諧振變換技術(shù)設(shè)計(jì)的中性束抑制極電源高壓直流平臺，使電路過載與短路能力增強(qiáng)，開關(guān)調(diào)整性能好；使用基波近似參數(shù)設(shè)計(jì)法建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型對諧振電路參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)；真空四極管調(diào)制方法克服了高頻諧振型開關(guān)電源從啟動到輸出穩(wěn)定需要消耗一定的時(shí)間從而影響波形質(zhì)量的問題，使得抑制極電源電路紋波可以控制在5％左右，輸出脈沖上升下降

3、時(shí)間在20μs以內(nèi)，同時(shí)保證了整個(gè)電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速的關(guān)斷保護(hù)；基于FPGA的數(shù)字移相脈寬調(diào)制控制方法不僅實(shí)現(xiàn)了功率開關(guān)器件的軟開關(guān)，降低了整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)損耗和電磁干擾，還使得控制器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源控制器。除此之外，本文針對中性束抑制極電源在特殊環(huán)境下所遇到的短路過載，高壓隔離等不利情況，設(shè)計(jì)了有效的保護(hù)電路和方法，有利于系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行能力的提高。
　　在最后對文中所設(shè)計(jì)的前級電源、控制電路及調(diào)制器制作了初步樣機(jī)。