DNB电源控制系统的研究及设计

论文摘要

核聚变能目前是认识到的可以最终解决人类能源和环境问题的最重要的途径之一,经过许多科学工作者半个多世纪的努力,可控聚变研究取得了重大的进展。可控核聚变（氘氚聚变）的实现必须具备的2个条件:（1） 足够高的等离子体温度,要达到10kev以上。（2） 要求等离子体的粒子密度和能量约束时间的乘积大于（2-4）*1014cm-3. s以上。对于等离子体状态的要求是很严格的,因而需要对等离子进行不断的检测诊断,需要很多的诊断方法。中性束诊断是等离子体诊断的有效方法之一。DNB是诊断中性束的简称,它是将一束中性粒子束注入等离子体内部,测量等离子的一些状态。这套系统已经在美国FRC（德克萨斯大学核聚变研究中心）投入使用并且获得了良好的结果,它主要由真空系统和电源系统构成,其中电源系统是整个DNB系统能够正常工作的根本,因而对DNB电源系统的准确控制是使整个系统能够正常工作的关键。 本文先介绍了整个系统的整体结构和电源系统的构成,然后对DNB的控制系统分三个重点进行了阐述: 1.ECRH负电源系统的改造 2.时序逻辑和MCL（主逻辑控制系统）的设计 3.基于PLC的状态控制系统 最后还介绍了对于控制系统在带负载下的调试过程和实验结果,并对未来可能的问题提出了设想。

论文目录

• 第一章 DNB系统概述
• 1.1 诊断系统对于聚变的意义以及各种诊断系统的研究现状
• 1.2 DNB系统简介
• 1.2.1 中性束的概述
• 1.2.2 中性束诊断系统构成部分介绍
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第二章 DNB电源系统介绍
• 2.1 DNB电源总体介绍
• 2.2 DNB各个电源系统的介绍
• 2.2.1 加速极电源介绍
• 2.2.2 抑制极电源介绍
• 2.2.3 弧流电源，灯丝电源和缓冲偏置电源
• 2.2.4 弧流斩波器和撬棒
• 2.2.5 高压电缆和弧缓冲器
• 2.2.6 偏转磁体电源
• 2.3 DNB电源控制系统简介
• 2.4 小结
• 第三章 DNB加速极电源组成及充电控制系统
• 3.1 高压系统组成
• 3.1.1 充电电源及电容器组
• 3.1.2 CROWBAR撬棒保护系统
• 3.1.3 泄流电阻，SNUB缓冲器和限流电阻
• 3.1.4 MOD/REG脉冲调制器
• 3.2 高压电源的控制系统
• 3.2.1 基于 PLC的高压电容器组的充电控制
• 3.2.2 基于天空组态软件的对现场状态采集，处理，显示模块
• 3.2.3 脉冲发生器
• 3.2.4 光电转换与综合
• 3.2.5 四极管反馈控制，驱动及保护
• 3.2.6 高压电源的检测与保护
• 3.3 小结
• 第四章 时序发生器与主控制逻辑的研究与设计
• 4.1 基于 PIC16F877的 DNB电源系统时序发生器
• 4.1.1 时序发生器硬件电路设计
• 4.1.2 单片机软件设计
• 4.1.3 上位机对 DNB电源系统时序发生器通讯程序的设计
• 4.2 DNB电源系统 MCL电路的研究与设计
• 4.2.1 故障信号处理电路
• 4.2.2 故障信号综合电路
• 4.2.3 Timing信号接收电路
• 4.2.4 ED、EN综合
• 4.3 小结
• 第五章 基于 PLC的 DNB电源总控系统
• 5.1 基于西门子S7-300PLC的 DNB控制系统的设计
• 5.1.1 西门子S7-300PLC
• 5.1.2 硬件及软件设计
• 5.2 基于 WINCC软件的系统组态设计
• 5.2.1 组态软件的功能
• 5.2.2 WINCC组态软件简介
• 5.2.3 组态界面设计
• 5.3 小结
• 第六章 DNB系统实验与结果
• 第七章 总结及展望
• 参考文献