HT－7托卡马克实验装置上基于PLC控制的中性束诊断电源系统张健1，杜少武2，刘保华1，丁同海1（1．中国科学院等离子体物理研究所，合肥230031；2．合肥工业大学能源研究所，合肥230009）摘要：文章介绍了HT-7托卡马克实验装置上的中性束诊断电源系统的组成、结构等，以及基于S7-300PLC的逻辑控制系统。实验表明，该系统操作简单，性能稳定可靠。关键词：HT-7；中性束诊断；逻辑控制；S7-300PLC：TM924.75文献标识码：APowerSystemforDiagnosticNeutralBeamBasedonPLCZHANG激an1,DUShao-wu2,LIUBao-hua1,DINGTong-hai1(1.InstituteofPlasmaPhysics,ChineseAcademyofScience,Hefei230031;2.EnergyResearchInstitute,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009）Abstract：ApowersupplysystemfordiagnosticneutralbeamsourceontheHT-7Tokamakwasdeveloped.AnditslogiccontrolsystembasedonPLCwasintroduced.Theexperimentalresultsshowthatthesystemiseasytooperateanditsperformanceisreliable.Keywords：HT-7；DiagnosticNeutralBeam；LogicControl；S7-300PLC“中性束”一般指的是高能中性氘原子束，目前中小型实验装置上大多采用中性氢原子束。因为中性粒子不受约束磁场的影响，因而可以直接注入到等离子体中。在原理上，中性束诊断（DiagnosticNeutralBeam,简称DNB）系统与中性束注入（NeutralBeamInjection,简称NBI）系统基本相同，只是它们的用途不同，DNB系统主要用于诊断托卡马克中等离子体的物理参数，而NBI系统则是主要用于等离子体的二次强功率加热。这两套系统都是首先利用高能离子与同元素中性气体的电荷交换过程实现中性化，然后再将高能中性化束注入托卡马克中与等离子体相互作用，从而达到诊断或者加热等离子体的目的[1]。本工作的主要任务就是研究该套中性束诊断电源系统。1电源系统概述DNB电源系统的结构示意图如图1所示[3]。该套电源系统主要包括9套子电源系统，其中有4套灯丝电源，1套弧电源，1套缓冲器电源，1套加速极电---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---源（正高压电源），1套抑制极电源（负高压电源），1套偏转磁体电源。另外还有梯度电源、弧流调制器等附属配套电源系统。该套DNB电源系统设计为允许束源每2min产生一个100ms的束流，各路电源的最大运行参数列于表1。除了加速极电源以外，其余各路电源的初级输入电压均为480V(AC)。在束正常运行期间，加速极电压是一个宽度为100ms、幅度为50kV的脉冲高压，并且灯丝电源、弧电源以及缓冲器电源等均浮在此高压上，而抑制极电源和偏转磁体电源均以地电压作为参考。为了保护栅极，系统要求在束打火时必须迅速切断高压电源，这时缓冲器起到保护作用，它将施加到栅极上的能量限制在可接受的范围内。图1DNB电源系统结构示意图Fig.1SchematicdiagramofthepowersystemforDNB1.1加速极电源和梯度电源加速极电源可向DNB束源的第一栅极提供50kV电压，电流最高可达7.3A。为了得到该50kV的高压，在系统中采用电容器组来储存能量，首先将电容器组---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---充电至65kV至70kV，根据负反馈原理，利用大功率四极管（EIMACY841）来调节输出电压，从而得到稳定的50kV高压，并且该大功率四极管还兼有开通和表1电源系统参数Table1Parametersofpowersystem电源电压/V电流/A加速极电源500007.3梯度电源44000<<0.2灯丝电源(4套)12160弧电源210230缓冲器电源2020抑制极电源-25001.5偏转磁体电源12200快速关断第一栅极电压的作用，当发生打火时，由四极管构成的调制电路可以在十几微秒内切断高压输出以保护加速极。在系统中还设计了一个由引燃管组成的撬棒系统来提供对系统和四极管的保护，当四极管保护失效时，该撬棒保护系统可在10μs内将四极管的输入电压降为零。梯度电源是从加速极电源上通过电阻分压器得到的，它接在束源的第二栅极，其电压值大约是加速极电压的90％，并且可以调整，电流与加速极电流相比很小，可忽略不计。它们均以整个系统的地电压作为参考。1.2抑制极电源抑制极电源接在束源的第三栅级和地之间，...