[发明专利]应用于稳态磁场测试装置磁体电源的双电流闭环控制方法

说明书

本发明公开了应用于稳态磁场测试装置磁体电源的双电流闭环控制方法，所述方法包括以下步骤：构建磁体电源主电路的等效电路模型数学模型；确定等效电路模型中各支路等效负载；根据各支路等效负载以及各支路内环比例积分系数与电流反馈系数，得到各支路传递函数；获取主电路传递函数，从而构建双电流闭环负反馈控制框图，实现双电流闭环控制；分析主电路传递函数得到双环系统波特图，并分析电流精度，在未达到预期效果的情况下，调整主电路传递函数的参数；本发明的优点在于：保证总输出电流高精度要求，兼顾各支路电流均流，避免支路电流不均衡使某一条支路电流过大造成损害以及避免支路环流问题。

技术领域

本发明涉及磁体电源技术领域，更具体涉及应用于稳态磁场测试装置 磁体电源的双电流闭环控制方法。

背景技术

地球上化石能源储量有限，故为解决人类能源问题而开展的核聚变研 究是推动人类社会可持续发展的重要方式之一。据此，中国、欧盟、印度、 韩国、日本、俄罗斯和美国于2006年正式签署了国际热核聚变实验堆(ITER) 计划，简称“(ITER)计划”。在ITER项目稳定运行过程中，不同组件之 间相互作用会造成现场存在一种特殊的稳态磁场干扰，磁感应强度值高于 5mT。受此稳态磁场影响，运行的相关ITER设备组件不一定能够按照理论 分析进行目标实验。故需要对进入ITER装置现场运行的设备进行稳态磁场 合格测试。受限于部分运行组件的空间体积大小，目前国际上还未有专门 的实验仪器可以对进入ITER现场工作的设备进行电磁兼容性测试。并且大 型设备检测需要的稳态磁感应强度值，需要较大的高功率仪器进行提供。 基于这两点需求，ITER计划组织建造稳态磁场测试装置，用来对ITER相 关运行设备进行稳态磁场测试实验。

在用稳态磁场测试装置对稳态磁场进行合格测试时，对其磁体电源有 着更高精度、更快相应速度的要求。为实现电源高精度控制，传统的单电 流闭环控制结构，例如《一种航空逆变电源单闭环控制策略[J].滕国飞，禹 勇，王山虎.信息技术与信息化.2020(10)》，并不能满足稳态磁体电源高精 度输出电流的要求。另外一方面在输出超大电流的情况下，单一的功率模 块是无法完成设计要求的，需要进行多支路产生电流进行控制，这也就涉 及到各支路之间电流均流问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术的电源闭合控制方案不能满 足稳态磁体电源高精度输出电流的要求，同时难以兼顾各支路电流均衡， 容易出现某一条支路电流过大造成损害以及支路环流问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：应用于稳态磁场 测试装置磁体电源的双电流闭环控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1、构建磁体电源主电路的等效电路模型数学模型；

S2、确定等效电路模型中各支路等效负载；

S3、根据各支路等效负载以及各支路内环比例积分系数与电流反馈系 数，得到各支路传递函数；

S4、根据各支路传递函数及等效电路模型中外环比例积分系数与电流 反馈系数，得到主电路传递函数，从而构建双电流闭环负反馈控制框图， 实现双电流闭环控制；

S5、分析主电路传递函数得到双环系统波特图，并在MATLAB/Simulink 仿真软件中搭建稳态磁体电源运行模型进行分析电流精度，判断所述双电 流闭环控制方法是否达到预期效果，在未达到预期效果的情况下，调整主 电路传递函数的参数。

本发明构建磁体电源主电路的等效电路模型数学模型并得到主电路传 递函数，从而构建双电流闭环负反馈控制框图，实现双电流闭环控制，并 且分析电流精度，判断所述双电流闭环控制方法是否达到预期效果，在未 达到预期效果的情况下，调整主电路传递函数的参数，使磁体电源总输出 电流能够在短时间内达到并跟踪预期目标电流值且保证总输出电流高精度 要求，同时这种双闭环控制策略相比单闭环策略能够兼顾各支路电流均流， 避免支路电流不均衡使某一条支路电流过大造成损害以及避免支路环流问 题。