基于psm技术east装置150kw发射机阳极高压直流电源研制

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1、《电气自动化}2010年第32卷第4期电源技术PowerSupplyTechnology基于PSM技术的’EAST装置150kW发射机阳极_-．同t=，压直流电源研制中国科学院等离子体研究所(合肥230031)袁帅毛玉周赵燕平王磊摘要：在高功率射频发射机系统中，电子管阳极要求供电电源要稳定可靠、安全性高。该文介绍基于PSM技术的直流高压电源的工作原理，研究了电源模块的组成，控制、保护系统电路设计以及PLC控制系统的软件编程，着重分析了IGBT的开关特性，给出在不同电路条件下的电源开启／关闭测试参数。关键词：脉冲阶梯调制IGBT模块离子回旋共振加

2、热PLC【中图分类号】TM832(文献标识码】B[文章编号J1000—3886(2010)04—0082．03DevelopmentofHVDCPowerSupplyof150kWRFTransmitterBasedonPSMTechnologyforEAST(InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，HefeiAnhui230031)YuanShuaiMaoYuzhouZhaoYanpingWangLeiAbstract：InhighpowerRFtransmittersystem，t

3、hetubeanodeneedsstabilizationandsafetypowersupply．ThepaperintroducestheresearchingoftheHVDCpowerbasedonPSMtechnology．Theunitconsists，thecontrolandprotectionsystem’Scircuitdesign，alsointroducethesoft—wareofcontrolsystemprogrammingofPLCcontrolsystem．Thepaperalsogivestheon—ofte

4、stparameterofthepowerindiferentcircuit．Keywords：pulsestepmodulatorIGBTmoduleICRFPLC0引言依次串联而成，单个电源单元输出电压为600V。总输出电压取决离子回旋共振加热(ICRH)是EAST托克于投入的模块总数，通过控制可以调节输出电压，在0—100％额定马克装置辅助加热的主要手段之一，在离子回旋发射机系统中，通常采用整流、电感或电容滤波的大功率、高电压直流电源供电。但这种电源缺乏灵活性、可靠性及安全性，对负载设备的保护主要依靠橇棒来实现。由于橇棒容易受到电磁干扰而

5、引起误动作，一旦因负载设备过流或因电磁干扰而引起橇棒动作，不仅会对电网造成严重冲击，而且有时会烧坏负载等重要设备。由于EAST托克马克装置的建成并投入试验运行，要求射频发射机能够稳定可靠运行以及能够灵活的调整。此外，在射频发射机调试过程中需要灵活地调节高功率电子管阳极直流高压和帘栅极电压，以满足射频系统不同输出功率的要求，而现有的系统不能很好的适应新装置，这种电源系统输出电压难以调节，缺乏灵活性。为此我们研制了380kVA(19．2kV／20A)脉冲阶梯调制(PSM)高压直流电源，以满足射频源调试及相关物理实验的要求。1电源原理及结构阳极电源采

6、用脉冲阶梯技术(PulseStepModulatePSM)，由32个相同的单元在直流侧图1主回路电路原理图82IElectricaIAutomation电源技术《电气自动化)2010年第32卷第4期PowerSupplyTechnology电压范围内阶梯变化，其输出电压Uout如式(1)所示。级为多绕组的外延式移相整流变压器，32个副边是由两组等容Uout=Ⅳ★V(1)量、等电压的绕组组成，一组星形，另一组为三角形联结。经过全其中：Ⅳ是投人运行的模块数，为模块额定电压。PSM技术是把波整流后获得12脉波的直流电压，从而提高了直流成分的纯净系统所

7、需的高压分成若干个低压输出的电源模块_j】，因此，可根据度，使整个直流高压具有较小的输出纹波。直流电源模块采用绝需要增减模块串联数，实现输出电压可调。变压器进线母线电压为缘栅双极型晶体管(IGBT)来实现模块电源的开启和关闭。电源系3相10KV／50Hz，主变压器为两台初级相移分别为+／一150。；次统结构原理框图如图1所示。Vcc5V2控制保护系统设计Vcc5V2．1驱动电路及IGBT的选择R2201kl10∞l寸VCET—jiIGBT是一种电压型控制器件，它所需要的驱RI2RI4。动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功2000．5能块

8、相接而无须加任何附加接口电路。IGBT的导TLP52l1TEE555鲁6l田BRl51[1通与关断是由栅极电压Uc来控制的。当U大于开启电压Uc(th