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经济上可行的聚变反应堆必须要求装置能长时间稳态运行,对于托卡马克装置,单靠欧姆加热场线圈的磁通变化是不能将电流长期维持下去的,因此必须发展非感应电流驱动装置即辅助加热系统。而辅助加热高压电源为辅助加热系统提供能量和必要的控制途径。
由于辅助加热系统使用功率管不同的特殊构造和对等离子体作用的不同放电运行方式,通常要求此类电源要具备较高稳态精度(通常<1%)和较低纹波(通常有效值<1%)的稳态参数;其次还要求电源能够具备足够快的响应能力。为了使PSM高压电源能够满足这些技术指标,对其暂态分析及其控制策略进行相关分析和实验验证就显得尤为重要。
PSM技术高压电源是当前辅助加热电源普遍采用的电源方案之一。本论文研究的电源正是采用此种技术。
论文集中研究了(1)PSM电源电路结构;(2)PSM电源单模块仿真模型与理论分析模型;(3)PSM单模块的各主要参数的选择原则;(4)利用SIMPLORER工具结合理论分析研究单模块的输出电压暂态特性;(5)在单模块分析基础上探讨了单模块的性能改进方法和多模块系统的控制策略下输出电压特性;(6)分析在现有实验平台下(2.45GHZ PSM单管电源4.6GHZ PSM多模块实验平台)测得的实测数据。
第一章概要介绍了PSM电源的基本结构及相关要求。
第二章主要介绍了PSM电源的拓补结构及其主要器件参数,并通过电流的流通路径对PSM单模块建立理论分析模型和仿真分析模型。
第三章主要介绍了PSM模块各主要器件的选型原则,并初步确定各主要器件的大概值。
第四章主要研究了PSM单模块的暂态过程,对单模块的各个暂态过程进行数学建模,并用仿真模型和实验进行验证。在此基础了改进了PSM模块各主要器件的参数。并利用4.6GHZ低杂波电源多模块实验结果与理论分析和仿真分析结果进行相互验证。
第五章在单模块的暂态分析的基础上研究了多模块系统的暂态过程,并比较了不同的控制策略下PSM电源输出波形的变化;提出了优化的控制策略,最后利用2.45GHZ低杂波电源多模块实验结果与仿真结果进行比对,以证明仿真分析的正确性。
第六章是全文的总结。合理配置PSM电源参数能够满足其性能要求,增加滤波电容大小和合理的控制策略能够有效的改善PSM电源特性。