[发明专利]一种大功率微波真空管钛泵电源系统

说明书

技术领域

本发明属于等离子体加热领域，具体涉及微波加热系统中大功率微波真空管所需的钛泵电源系统。 

背景技术

微波加热是磁约束聚变研究中重要的加热手段。HL-2A装置具有电子回旋共振加热和低混杂波加热等系统，在这些系统中，主要的波源需要使用长脉冲大功率微波真空管。 

大功率微波真空管工作于高电压状况，管子内部需保持10^-8Pa的高真空。在真空管正常和非正常工作状况下，由于微波对管壁等部件的轰击、或管体内部打火等等，管子内部将有气体放出而导致真空变坏。为了修复管子真空状况，生产中大功率微波真空管内安装有钛离子泵，通过外部给离子泵施加一定电压，离子泵的工作使真空管内部高真空得到维持。微波系统所用长脉冲大功率微波真空管，单管输出可达兆瓦量级，脉冲工作时间数秒。微波加热系统中大功率微波真空管的数量可达几十只，工作中，需要适时了解各个管子的真空和离子泵的工作状况。这就需要使用高指标、性能稳定可靠并具有远程监控功能的钛泵电源。微波系统中大功率微波真空管对于钛泵电源的要求：能方便输出0-5kV可调直流高压,电源最大输出功率50W。要求电源具有漏电流小、测量范围宽和抗干扰能力强。具备静态信号输出、过流保护、复位及高压启动等功能。具有远程控制和实时监测功能。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种满足高指标、性能稳定可靠并具有远程监控功能的钛泵电源。 

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是： 

一种大功率微波真空管钛泵电源系统，应用于等离子体加热系统实验运行中，主要由220V交流调压器、5kV升压变压器、高压整流滤波装置、控制装置、保护装置、显示装置、电流检测装置、光纤信号转换装置、远程计算机和大功率微波真空管等部分组成； 

钛泵电源采用220V单相交流供电，通过220V交流调压器，将交流电压送至5kV升压变压器，变压器次级经高压整流滤波装置倍压整流滤波后输出0～5kV直流高压；高压输出端口选用同轴连接器，该高压经同轴高压电缆传送至大功率微波真空管，供真空管内钛离子泵工作使用； 

电源设为低压和高压分级启动，高压启动后，给出电源工作信号，供加热系统其它设备使用，此信号给出后不受钛泵电源过流保护控制；关闭电源低压控制开关后信号取消； 

钛泵电源远程监测监控采用光纤隔离技术，将电源的数字和模拟两种信号隔离后送给远程计算机进行控制和监测：由电源检测控制装置输出的电流检测模拟信号通过压频转换器送入光纤，再经频压转换器转换后，与电源检测控制装置输出的数字开关信号一起，传送到PLC控制装置和光端机，通过光端机将所有信号送到远程计算机，最终由监测终端和监控终端对钛泵电源进行远程监测和监控； 

电流检测为分档显示，在0～10mA间设置不同档的电流分辨率；电源本地显示设计为表头形式，每档过流保护值与表头电流数值对应；远程监测终端对 电流的监测通过分档识别信号实现：对于不同档的电流分辨率，分档识别信号输出不同的电压信号，从而在远程监控界面上，对应相应的电流分辨率。 

进一步的，如上所述的一种大功率微波真空管钛泵电源系统中，等离子体加热系统实验运行中，对于同时运行的不同类型加热系统中的大功率微波真空管，在不同系统的钛泵电源与220V交流供电之间，分别接入隔离电压为5000V的隔离变压器，使电源和各系统之间相互隔离，不同的系统独立供电。 

进一步的，如上所述的一种大功率微波真空管钛泵电源系统中，钛泵电源工作电压为1kV～4.5kV,正常运行时，工作电压在3kV～3.5kV之间；钛泵电源直流高压输出设计为0～5kV。 

进一步的，如上所述的一种大功率微波真空管钛泵电源系统中，电流控制和显示采用本地和远程两种方式。 

进一步的，如上所述的一种大功率微波真空管钛泵电源系统中，钛泵电源高压输出端口选用绝缘材料为聚四氟乙烯的同轴连接器，采用同轴高压电缆连接电源和大功率微波真空管；同轴高压电缆的耐压性能为直流8kV～10kV；同轴高压电缆的外径为7mm，内导体为与同轴连接器配套的直径1mm的镀银实心铜芯线，作为高压输出；外导体为镀锡编织铜网，连接高压地；中间绝缘层采用硅橡胶，厚度为2mm。