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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
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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

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