基于CompactRIO的脉冲发电机励磁控制器设计

为了提高HL-2M脉冲发电机励磁控制系统的控制效率,实现HL-2M高参数等离子体物理实验先进控制,基于CompactRIO嵌入式系统设计了一种兼具励磁调节与脉冲触发功能,可适用于不同脉冲发电机的励磁控制器。励磁调节在RT中执行,在1ms控制周期内实时调节励磁电压实现发电机输出控制,同时检测过压过流故障信号和进行灭磁处理,并可根据需求灵活设置励磁调节方式;依托CompactRIO的可重配FPGA实现同步信号周期检测、同步信号故障判断、双窄脉冲生成等功能;上位机具有控制命令发送/接收、数据传输与解析、数据保存与显示功能;通过TCP/IP协议和共享变量实现励磁控制器内部可靠通讯。搭建小型实验平台进行励磁控制器功能验证,同步信号周期测量误差小于10μs。结果表明:该控制器具有良好的可靠性,满足基本功能需求。

IGBT在脉冲电源中的运用及PSPICE仿真

根据HL-2A装置对水平场电源提出的苛刻要求 ,利用IGBT设计了一种晶体管数字变流器供电方式 ,并用电路分析软件PSPICE对此供电方式进行数字电路仿真。结果表明 。

基于Matlab/Simulink的环向磁场脉冲电源建模与仿真

介绍了HL 2A装置上由80MVA双Y相差30o的电动飞轮交流脉冲发电机与多组桥式硅整流器组成的环向磁场线圈脉冲供电系统,给出了基于Matlab/Simulink和一些等效方法建立起来的80MVA六相交流飞轮发电机及其励磁系统与其它部件的仿真模型,得到了初步的仿真结果,并与实际放电波形进行了比较,两者的波形基本符合。

HL-2A装置供电系统

描述了HL-2A装置供电系统,该系统主要由三套飞轮脉冲发电机组、磁场电源系统和辅助加热高压电源系统组成。电源系统总脉冲容量达到300MVA,一次脉冲释能1200MJ。简要介绍了电源的控制系统和实验结果。

HL-2A装置环向场电源系统及其控制

HL-2A环向场电源系统采用400kVA同轴励磁机作为80MVA发电机组励磁的交流电源,两组三相全控整流桥并联为机组励磁线圈供电(主励),另外一组完成励磁机本身的励磁(副励)。发电机两个错30o Y形绕组接二极管整流柜为环向场线圈供电。发电机组经拖动电机加速到1488rpm处放电,由环向场计算机系统通过控制脉冲发电机组的励磁电流调整发电机的输出电压,实现对环向场脉冲电流波形的调节。

HL-2A装置脉冲发电机励磁控制系统

采用增量式PID控制算法和基于FPGA的相移数字触发器组成的励磁反馈控制系统实现对HL-2A装置脉冲发电机输出的控制,并通过基于西门子PLC构成的逻辑控制系统保护励磁系统的安全。实际运行结果表明,该励磁控制系统具有控制精度高、运行稳定可靠的优点。

HL-2M装置300MVA脉冲发电机组电气制动系统研究

为给HL-2M装置300MVA脉冲发电机组频繁启停和重大故障时快速停机提供保障,发电机组电气制动系统采取电气制动和机械制动相结合的运行方式。介绍了300MVA脉冲机组电气制动的特殊性,对六相脉冲同步发电机组电气制动进行了理论分析,确定了电气制动的主回路和控制方案。基于经验证的发电机模型,对正常工况和极端工况下机组电气制动过程进行了动态模拟,确定了主要设计参数,制动励磁电压和制动电阻分别为40V和0.1Ω。

HL-1装置外垂直场代替内垂直场的改进

利用缝隙系数将钢壳内外各种电流源在壳内产生的磁场分成两部分,一部分按无壳处理,另一部分按无洞无缝的铜壶处理,因而各部分垂直场的解析计算结果与实验值符合很好,并能很好地解释HL-1装置平衡放电长达1S和外加垂直场很小的根本原因。经在装置上关闭内垂直场试验,结果表明,虽然有厚钢壳存在,外垂直场完全可以代替内垂直场。与以前相比,明显地改善了等离子体位置的平衡控制。

80 MVA脉冲机组超同步调速装置控制技术仿真

介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置80 MVA脉冲发电机组超同步调速装置的基本组成,其模拟控制系统需要数字化改造。基于异步电动机转子交交变频电路,以矢量控制算法为核心,结合电压前馈和断续补偿等理论,对超同步调速装置的控制技术进行了理论分析,并建立了PSIM仿真模型,仿真结果显示,该控制算法能很好实现对机组转速、拖动电机转子电流频率和幅值的有效控制,实现机组超同步调速,为机组超同步调速装置控制系统的数字化改造提供了重要参考。

基于CompactRIO的脉冲发电机励磁调节器

以CompactRIO作为硬件平台,采用基于图形的Lab VIEW编程语言,开发了适用于脉冲工作模式下的同步发电机励磁调节器。该调节器主要包括上位机和嵌入式实时系统,实时控制和监测每一次脉冲期间的工作状态以及电压、电流波形,控制周期精确至1 ms。采用数字增量式PID算法,达到对电压脉冲的精确控制,满足了脉冲发电机励磁周期投入和退出的间歇式工作模式及励磁波形调节的要求。

300 MV·A脉冲发电机组向HL-2M装置环向场供电仿真研究

为实现对环向场电流的高效准确控制,提高中国环流器二号M托卡马克装置的实验效率,开展了针对300 MV·A六相脉冲发电机组向环向场脉冲放电的仿真研究。从300 MV·A六相脉冲发电机组向聚变装置环向场供电系统的拓扑出发,以等效处理分析为基础建立了仿真模型并进行脉冲放电动态过程仿真。通过对比分析仿真波形与300 MV·A六相脉冲发电机组向HL-2A装置供电的实际波形,验证了仿真模型的可靠性和合理性。在此基础上进行了300 MV·A六相脉冲发电机组向HL-2M环向场供电过程仿真研究,根据不同的环向场电流平顶值,得到了其对应的300 MV·A六相脉冲发电机组励磁电压控制波形,可以作为下阶段装置高参数实验实际控制的重要参考和先进控制策略研究平台。

基于CompactRIO的HL-2A环向场电流控制

基于LabVIEW图形化编程语言,以NI公司PAC产品系列中的CompactRIO为硬件平台,研制出一套适用于脉冲工作模式的励磁调节器。该调节器以工业PC作为上位机,由嵌入式系统构成下位机,实时监测和控制每一次等离子体放电期间的工作状态。利用数字式增量PID算法对环向场电流进行反馈控制,控制周期为1ms。实际运行结果表明:研制的调节器具有控制精度高、稳定可靠等优点。

水平场用脉冲电源系统及PSPICE仿真

根据HL-2A装置对水平场电源提出的苛刻要求,设计了一种晶体管数字变流器供电方式,并用电路分析软件PSPICE对此供电方式进行数字电路仿真。结果表明,这种晶体管数字变流器在响应速度及波形质量等方面均能满足实验装置的要求。

大功率脉冲磁场电源系统

本文描述了中国环流器2号A(HL-2A)装置磁场电源系统,并介绍了电源的控制系统和实验结果。磁场电源总脉冲容量近250mV·A,一次放电脉冲释能1200mJ,电源主回路主要由飞轮脉冲发电机、晶闸管变流设备、硅整流器等组成。实验表明,磁场电源的性能指标能够满足装置实验的要求。