[发明专利]一种托克马克欧姆加热线圈电流的控制系统及方法

说明书

本发明属于托克马克欧姆加热线圈的供电控制系统技术领域，具体涉及一种托克马克欧姆加热线圈电流的控制系统及方法；采用两个三相变流器(F1、F2)反并联的电路结构对欧姆加热线圈进行供电，利用可控开关K1控制正向回路供电K2控制反向回路供电同时增加环流监测实现环流可控；通过以实时LINUX为操作系统的实时采集控制和反馈控制系统，以高速反射内存构成的数据通信系统，同时采用GPS时间同步完成系统内时钟的统一实现了对两个三相变流器F1和F2的精确控制；本发明可以实现对欧姆加热线圈的充磁、逆变和可控环流运行减小了电流反向引起的电流波动，提高了托克马克等离子体控制的质量和效果。

技术领域

本发明属于托克马克欧姆加热线圈的供电控制系统技术领域，具体涉及一种托克马克欧姆加热线圈电流的控制系统及方法。

背景技术

托克马克装置是通过变化电流产生稳定的磁场来约束和控制等离子体的电流和位形。在等离子放电期间欧姆加热线圈在等离子击穿，爬升和维持等离子电流中起到决定性作用。等离子电流会因欧姆加热线圈的电流波动而引起等离子电流的不稳定性，稳定的欧姆加热线圈供电和过零对实现稳定的等离子电流控制具有相当重要的意义。因此需要设计良好的控制系统和控制方法以得到良好的控制效果。

由于托克马克装置欧姆加热线圈自身运行方式比较复杂加上电流控制比较困难，目前欧姆加热线圈的电流控制普遍不理想。当前欧姆加热线圈的控制系统和控制方式大体有以下几种形式：以单片机或DSP芯片构成的H桥式反馈供电控制系统，以Windows或DOS构成的三相变流器无环流模式反馈供电控制系统和以实时Linux构成的三相变流器环流模式反馈供电控制系统。以单片机或DSP构成的H桥式供电控制系统在三者中应用最广泛同时技术比较成熟，但是存在环流状态下电流不可控的缺点且系统抗干扰能力较差等缺点。以Windows或DOS构成的三相变流器无环流模式供电控制系统存在电流过零时间不确定，同时易引起等离子电流波动和控制时间延迟。以实时Linux系统构成的三相变流器有环流模式供电控制系统利用双向变流器供电的稳定性和可控的环流模式，实现欧姆加热线圈的电流精确控制。此外由于采用了实时控制系统降低了控制系统在欧姆加热线圈供电过程中的时间延迟，增强了线圈供电效率和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种托克马克欧姆加热线圈电流的控制系统及方法，解决现有控制系统中的电流过零时间不可控，环流模式运行和控制时间延迟的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种托克马克欧姆加热线圈电流的实时控制系统，该控制系统包括欧姆加热线圈供电回路、实时控制器、反射内存卡、导通角度计算机、GPS时钟和看门狗；

所述欧姆加热线圈供电回路为欧姆加热线圈供电，实时控制器与欧姆加热线圈供电回路电连接，实时控制器、反射内存卡、导通角度计算机、GPS时钟和看门狗串联连通；

所述实时控制器实时采集欧姆线圈中电流通过采集的欧姆加热线圈电流和目标电流，通过导通角度计算机计算出所需控制导通角度；导通角度计算机通过反射内存完成实时数据传输；

所述实时控制器定时向看门狗发送1毫秒脉冲实时监控控制系统的运行状况；

所述GPS时钟为控制系统提供10M精确时钟信号以满足欧姆加热线圈的充磁和逆变过程中对时间和时钟的精确性要求，降低控制系统时间延迟。

所述欧姆加热线圈供电回路包括发电机、交流变压器、正向导通开关K1，负向导通开关K2、三相正向变流器F1和三相反向变流器F2；发电机与交流变压器连接，交流变压器通过正向导通开关K1和负向导通开关K2，与反并联连接的三相正向变流器F1和三相反向变流器F2连接，反并联连接的三相正向变流器F1和三相反向变流器F2与欧姆加热线圈连接，对欧姆加热线圈进行供电。