中性束注入器抑制極電源的設計.pdf

1、利用大功率中性束加熱等離子體是實現(xiàn)受控核聚變輔助加熱與驅動的重要手段。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）束內的電子約束在束流中，以改善束流的空間電荷效應。國內現(xiàn)有的抑制極電源采用SCR交流調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)下產生的電流過載及輸出極性反轉問題。
　　本文設計了一種基于FPG

2、A進行移相脈寬調制控制的新型高頻開關中性束抑制極電源，提高了過載和快速調整的能力，同時可以獲得較好的輸出波形參數(shù)。利用串聯(lián)諧振變換技術設計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，開關調整性能好；使用基波近似參數(shù)設計法建立了系統(tǒng)數(shù)學模型對諧振電路參數(shù)進行了計算設計；真空四極管調制方法克服了高頻諧振型開關電源從啟動到輸出穩(wěn)定需要消耗一定的時間從而影響波形質量的問題，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、時間在20μs以內，同時保證了整個電源系統(tǒng)可以實現(xiàn)快速的關斷保護；基于FPGA的數(shù)字移相脈寬調制控制方法不僅實現(xiàn)了功率開關器件的軟開關，降低了整個系統(tǒng)的開關損耗和電磁干擾，還使得控制器性能遠遠高于傳統(tǒng)的模擬開關電源控制器。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，設計了有效的保護電路和方法，有利于系統(tǒng)的實際運行能力的提高。
　　在最后對文中所設計的前級電源、控制電路及調制器制作了初步樣機。