專利名稱:低雜波功率反饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明反饋控制技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，主要在核聚變裝置上實(shí)現(xiàn)對(duì)低雜波功率的反饋控制。
背景技術(shù)：
低雜波是目前核聚變實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)和加熱的重要手段之一。低雜波系統(tǒng)一般是由多支高功率速調(diào)管組成的龐大系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)的EAST聚變裝置上，對(duì)低雜波的運(yùn)用還是常規(guī)的模式在一次放電過(guò)程中，低雜波功率只能根據(jù)高壓電源電壓U來(lái)控制微波功率輸出。這種工作模式下輸出的微波功率為恒定值，如果電網(wǎng)產(chǎn)生波動(dòng)，輸出的微波功率也隨著波動(dòng)，同時(shí)在TOKMAK長(zhǎng)脈沖放電期間需要低雜波功率跟蹤特定物理目標(biāo)量進(jìn)行變化。
現(xiàn)有技術(shù)不能滿足當(dāng)前各種EAST物理實(shí)驗(yàn)的要求。例如，TOKMAK放電運(yùn)行研究等離子體邊界ELMY行為的時(shí)候需要變化的低雜波功率來(lái)改變等離子體的行為，比如方波調(diào)制，正弦調(diào)制，線性上升等，以及在TOKMAK進(jìn)行長(zhǎng)脈沖放電期間需要低雜波功率根據(jù)磁通消耗量的變化來(lái)進(jìn)行功率反饋，從而維持等離子放電平穩(wěn)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過(guò)低雜波功率的反饋控制來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變實(shí)驗(yàn)的各種功率模式需要，提供一種硬件和軟件結(jié)合的低雜波功率反饋系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，其特征在于包括有微波源，微波源的微波信號(hào)輸出端接入一個(gè)功分器的信號(hào)輸入端，功分器的各輸出端口分別接入一個(gè)移相器，各移相器分別連接一個(gè)前級(jí)微波衰減放大器，移相器的輸出端與前級(jí)微波衰減放大器的輸入端還連接一個(gè)PIN開(kāi)關(guān)，前級(jí)微波衰減放大器的輸出端接入檢波器，檢波器的輸出端接入隔直器，各隔直器的輸出端分別接入一個(gè)速調(diào)管，各速調(diào)管的微波輸出功率測(cè)量信號(hào)共同接入工控機(jī)的AD采集卡；各檢波器的信號(hào)輸出端還分別接入一個(gè)放大器，各放大器的輸出端共同接入工控機(jī)的AD采集卡；工控機(jī)的DA采集卡與前級(jí)微波衰減放大器的信號(hào)輸入端之間連接有驅(qū)動(dòng)電路；所述微波源輸出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)功分器平均分成多路，分出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)移相器、PIN開(kāi)關(guān)、前級(jí)微波衰減放大器后送給檢波器，檢波輸出電壓(TlOOmV，檢波電壓送給放大器，放大輸出的前級(jí)微波送給工控機(jī)的AD采集卡，同時(shí)檢波電壓經(jīng)隔直器后送給速調(diào)管，速調(diào)管輸出的大功率微波功率測(cè)量信號(hào)也送給工控機(jī)的AD采集卡，工控機(jī)根據(jù)采集到的前級(jí)微波、大功率微波和系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID反饋控制計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)DA采集卡輸出給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)前級(jí)微波衰減放大器，實(shí)現(xiàn)功率的反饋控制。
所述的一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，其特征在于所述的功分器為20路功分器，速調(diào)管的個(gè)數(shù)為20個(gè)。
本發(fā)明的原理在于
(I)實(shí)現(xiàn)低雜波功率的反饋控制，可以精確設(shè)定低雜波微波輸出功率。[0008](2)實(shí)現(xiàn)各種物理實(shí)驗(yàn)需要的低雜波功率控制模式。比如低雜波功率調(diào)制模式、線性模式，根據(jù)TOKMAK特定物理目標(biāo)進(jìn)行功率反饋的長(zhǎng)脈沖模式等。為實(shí)現(xiàn)各種控制模式，功率控制計(jì)算機(jī)的采集卡能采集各種實(shí)驗(yàn)相關(guān)的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)能夠進(jìn)行DA輸出來(lái)控制前級(jí)微波衰減放大器。D/A輸出IOv時(shí)，前級(jí)微波功率輸出最小，D/A輸出Ov時(shí)，前級(jí)微波功率輸出最大。這樣根據(jù)各種物理實(shí)驗(yàn)的需要，計(jì)算機(jī)程序能夠自如的控制低雜波的功率模式。
本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明為聚變裝置新的物理實(shí)驗(yàn)提供了可靠的技術(shù)保障，在最新一輪的EAST Τ0ΚΑΜΑΚ裝置上，在低雜波新的模式控制的基礎(chǔ)上，初步實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)脈沖放電時(shí)間近250s。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明低雜波反饋控制程序流程圖。
圖3是EAST物理實(shí)驗(yàn)低雜波功率調(diào)制波形圖。
圖4是EAST長(zhǎng)脈沖物理實(shí)驗(yàn)波形圖。
圖5是EAST低雜波線性模式物理實(shí)驗(yàn)波形圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
從20支大功率速調(diào)管(總功率4. (MW)輸出的微波功率通過(guò)微波傳輸線(波導(dǎo))送入Τ0ΚΑΜΑΚ。為測(cè)量微波功率信號(hào)，在20路傳輸線上分別安裝了一個(gè)微波定向耦合器。20路定向耦合器來(lái)測(cè)量的系統(tǒng)入射功率以及前級(jí)功率。
如圖1、2所示，一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，包括有微波源1，微波源I的微波信號(hào)輸出端接入一個(gè)20路功分器2的信號(hào)輸入端，20路功分器2的各輸出端口分別接入一個(gè)移相器3，各移相器3分別連接一個(gè)前級(jí)微波衰減放大器5，移相器3的輸出端與前級(jí)微波衰減放大器5的輸入端還連接一個(gè)PIN開(kāi)關(guān)4,前級(jí)微波衰減放大器5的輸出端接入檢波器6,檢波器6的輸出端接入隔直器7，各隔直器7的輸出端分別接入一個(gè)速調(diào)管8，各速調(diào)管8的微波輸出功率測(cè)量信號(hào)共同接入工控機(jī)9的AD采集卡；各檢波器6的信號(hào)輸出端還分別接入一個(gè)放大器10，各放大器10的輸出端共同接入工控機(jī)9的AD采集卡；工控機(jī)9的DA采集卡與前級(jí)微波衰減放大器5的信號(hào)輸入端之間連接有驅(qū)動(dòng)電路11 ;低雜波反饋控制程序在接收到EAST總控制室來(lái)的觸發(fā)信號(hào)時(shí)開(kāi)始工作，程序開(kāi)始采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，微波源I輸出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)功分器2平均分成多路，分出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)移相器3、PIN開(kāi)關(guān)4、前級(jí)微波衰減放大器5后送給檢波器6,檢波輸出電壓(TlOOmV,檢波電壓送給放大器10,放大輸出的前級(jí)微波送給工控機(jī)9的AD采集 卡，同時(shí)檢波電壓經(jīng)隔直器7后送給速調(diào)管8，速調(diào)管8輸出的大功率微波功率測(cè)量信號(hào)也送給工控機(jī)9的AD采集卡，工控機(jī)9根據(jù)采集到的前級(jí)微波、大功率微波和系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID反饋控制計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)DA采集卡輸出給驅(qū)動(dòng)電路11，驅(qū)動(dòng)前級(jí)微波衰減放大器5，實(shí)現(xiàn)功率的反饋控制。
權(quán)利要求
1.一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，其特征在于包括有微波源，微波源的微波信號(hào)輸出端接入一個(gè)功分器的信號(hào)輸入端,功分器的各輸出端口分別接入一個(gè)移相器，各移相器分別連接一個(gè)前級(jí)微波衰減放大器，移相器的輸出端與前級(jí)微波衰減放大器的輸入端還連接一個(gè)PIN開(kāi)關(guān)，前級(jí)微波衰減放大器的輸出端接入檢波器，檢波器的輸出端接入隔直器，各隔直器的輸出端分別接入一個(gè)速調(diào)管，各速調(diào)管的微波輸出功率測(cè)量信號(hào)共同接入工控機(jī)的AD采集卡；各檢波器的信號(hào)輸出端還分別接入一個(gè)放大器，各放大器的輸出端共同接入工控機(jī)的AD采集卡；工控機(jī)的DA采集卡與前級(jí)微波衰減放大器的信號(hào)輸入端之間連接有驅(qū)動(dòng)電路；所述微波源輸出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)功分器平均分成多路，分出的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)移相器、PIN開(kāi)關(guān)、前級(jí)微波衰減放大器后送給檢波器，檢波電壓送給放大器，放大輸出的前級(jí)微波送給工控機(jī)的AD采集卡，同時(shí)檢波電壓經(jīng)隔直器后送給速調(diào)管，速調(diào)管輸出的大功率微波功率測(cè)量信號(hào)也送給工控機(jī)的AD采集卡，工控機(jī)根據(jù)采集到的前級(jí)微波、大功率微波和系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID反饋控制計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)DA采集卡輸出給驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)前級(jí)微波衰減放大器，實(shí)現(xiàn)功率的反饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，其特征在于所述的功分器為20路功分器，速調(diào)管的個(gè)數(shù)為20個(gè)。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低雜波功率反饋系統(tǒng)，包括有微波源，微波源的微波信號(hào)輸出端接入功分器的信號(hào)輸入端，功分器的各輸出端口分別接入一個(gè)移相器，各移相器分別連接一個(gè)前級(jí)微波衰減放大器，移相器的輸出端與前級(jí)微波衰減放大器的輸入端還連接PIN開(kāi)關(guān)，前級(jí)微波衰減放大器的輸出端接入檢波器，檢波器的輸出端接入隔直器，各隔直器的輸出端分別接入一個(gè)速調(diào)管，各速調(diào)管的微波輸出功率測(cè)量信號(hào)共同接入工控機(jī)的AD采集卡；各檢波器的信號(hào)輸出端還分別接入一個(gè)放大器，各放大器的輸出端共同接入工控機(jī)的AD采集卡；工控機(jī)的DA采集卡與前級(jí)微波衰減放大器的信號(hào)輸入端之間連接有驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明通過(guò)低雜波功率的反饋控制實(shí)現(xiàn)了聚變實(shí)驗(yàn)的各種功率模式需要。
文檔編號(hào)G21B1/21GKCN103065691SQ201210570328
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月25日
發(fā)明者胡懷傳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan