大型等离子体研究装置（LAPD）加热电源的研制

论文摘要

大型等离子体研究装置（LAPD）是主要用来研究空间等离子体的运动，一般为大型的线性等离子装置。LAPD采用加热电源间接加热氧化物涂层的阴极，产生等离子体作为实验等离子体源。传统的LAPD加热电源采用二极管加调压器不控整流电流来间接加热阴极。本文基于LAPD加热电源工作原理，对原来的电路进行改进，采用晶闸管可控整流电路作为主电路，在10kW/1Ω假负载时能实现100V/100A典型电压电流，并在一定范围内可以对电流进行调节，还能实时监测系统运行情况。本文首先分析LAPD加热电源的用途，确定本文加热电源系统的设计方案。接着详细分析加热电源主电路，确定加热电源主电路的设计方案、变压器变比选择、晶闸管型号、保护部分等，为加热电源系统的设计和制作提供理论依据。本文利用TI公司生产的F2812DSP为加热电源系统的控制芯片，联合CHB-200S电流传感器电流、FCOG630D触发板电路等设计加热电源控制系统。采用数字PI控制实现稳定的电压电流输出，并对本系统的程序流程进行相关说明。此外，本文采用NI公司的图形化编程语言LabVIEW8.6设计上位机界面，并对相关数据进行分析说明。基于MATLAB7.0对加热电源系统方案进行仿真，仿真显示该加热电源系统的设计方案是可行的，为研制加热电源系统提供依据。最后，对加热电源系统进行实验测试，并分析实验结果。实验结果表明本系统能实现100V/100A典型电压电流，并可以对电流进行反馈控制，还能实时检测系统输出电压电流值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 加热电源的研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 2 加热电源系统方案设计
• 2.1 整流电路
• 2.2 整流电路的参数计算
• 2.3 检测电路
• 2.4 触发电路
• 2.5 本章小结
• 3 控制系统方案设计
• 3.1 DSP 概述
• 3.2 F2812DSP 简介
• 3.3 F2812DSP 开发工具
• 3.4 闭环控制的实现
• 3.5 加热电源控制程序
• 3.6 本章小结
• 4 上位机界面方案设计
• 4.1 虚拟仪器
• 4.2 LabVIEW
• 4.3 人机界面功能实现
• 4.4 本章小结
• 5 仿真和实验结果分析
• 5.1 主电路仿真分析
• 5.2 实验结果分析
• 5.3 上位机界面结果分析
• 5.4 本章小节
• 6 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 附图