三相桥式全控整流触发装置的设计

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新型托卡马克托卡装置中运用了大量以晶闸管为开关器件的变流装置为磁体线圈供电,晶闸管的触发装置作为其核心组成部分直接影响着变流装置的性能。J-TEXT目前采用美国生产的触发器,该产品运行良好,在J-TEXT托卡马克强电磁环境下能够满足电源需求,但是该触发器价格很高,采购周期长,维修不方便,在使用中也存在诸多不便。因此,本文根据J-TEXT托卡马克的电源的需求,开展了对晶闸管触发装置的研究。  本文首先针对定频电源的特点,设计定频输入相控触发装置的硬件系统和软件系统。定频输入触发装置的硬件系统包括了由电压衰减、低通滤波器、相线电压选择以及过零比较组成的电压转换电路,用于采集相控电压信号的AD转换电路,由达林顿管与脉冲变压器组成的晶闸管驱动电路以及 FPGA(Field Programmable Gate Array)控制器电路,软件系统则实现了相序检测,失相检测,AD转换程序,全数字锁相算法以及脉冲发生算法。  针对脉冲发电机输出的特点,设计变频输入相控触发装置的硬件系统和软件系统。变频输入触发装置的硬件系统精简了一些,包括由电压衰减和电平变换组成的输入信号转换电路,触发角控制信号转换电路以及DSP(Digital Signal Processor)控制器电路,晶闸管驱动电路沿用了定频输入触发装置的方式,软件系统也包括相序检测,失相检测,AD转换程序以及脉冲发生程序,而相位捕捉算法则采用三相锁相算法。作为相控触发装置的核心算法,全数字锁相算法和三相锁相算法均通过理论计算与仿真分析论证了它们的稳定性与可行性。  为验证装置的性能,制作了触发装置,在测试电源上进行了针对锁相性能、相序检测、失相保护、相位控制线性度以及整流输出的测试,测试结果表明,触发装置锁相精度高,相序检测与失相保护的判断准确,相位控制线性度高,输出电压误差小。同时,在实际工况中能够稳定工作,能够满足电源需求。
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