单相电压型桥式PWM整流电路

三、课题研究的内容和目的
• 本论文研究的主要内容是通过控制弱电来达到 控制Snubber的反偏电流，使Snubber内的磁场 在负饱和附近。这样做能够使Snubber吸收突 发电流的能力增加一倍，大大提高了抑制突发 电流，保护后续器件的能力。要达到的目标是 通过对弱电的实时控制以实现对Snubber饱和 度的实时控制。关键问题是对弱电的电流、电 压，需要控制的强电的电流、电压的采样，对 采样信号的处理、反馈以及实时的网络控制。
Inside radius r1
Snubber voltage Vs
同轴电缆半径r=5cm
匝片8910层
NL laminations of W Mo-Permalloy 4-79 tape. of thickness d and width W wound with a pitch P
Inside radius r1=6cm
一、相关知识介绍
•
ITER高压缓冲器（snubber）是插在高压加速电源和 强流离子源之间、保护昂贵强流离子源的关键器件， 其由磁环、高压绝缘系统、高压隔离偏置电源、通讯 及控制系统等几大部分组成。
• 美国LBL发展起来的铁芯snubber是一种利用铁磁材料 的涡流损耗和磁滞损耗来消耗故障能量的方法，它是 通过用N个卷饶铁芯磁环套在通向离子源的电流导线上 实现的，如图所示。因为铁芯可以等效成磁化电感和 铁耗电阻的并联，当发生打火故障时，短路电流被铁 芯等效的大电感限制，同时放电能量转移到铁耗电阻 上消耗掉。 • 这种铁芯snubber是目前为止研究最充分，性能最稳定， 应用最广泛的一种结构，也是本课题重点研究、实现 控制的对象。
外观图
100KV/100A W=5.5cm
Outside radius r0=15cm
同轴电缆
W=10cm
Inside radius r1=6cm
支架 支架
侧面图
NT turns Arc current iA
Nc cores=33匝
剖面图
Outside radius r0
Outside radius r0=15cm
基于DSP的Snubber的弱电控制
指导老师：张晓东 、李格 报告人： 付 鹏 2009.12.8
主要内容
• • • • 一、本课题的相关知识介绍 二、本课题的意义 三、课题研究的内容和目的 四、实验开展的方法和问题
一、相关知识介绍
• 数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉 及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代 以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应 运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技 巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数 字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通 信等领域得到极为广泛的应用。 • DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以 数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号， 转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化， 并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。 它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条 复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日 益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最 值得称道的两大特色。
1 1
二、本课题的意义
• NBI装置的高压电源中存在大量的分布电容，当发生短 路时这些分布电容就带有巨大能量，且由于高压传输 线在电源开关元件后端无法被切断，这部分能量将传 送到加速极和离子源等地，造成对后续元件的损害， 而且很多损害是不可修复的，由于许多后续元件都十 分昂贵，所以对元器件的保护就显得尤为重要。 • Snubber是用来吸收电容所带能量，达到对元器件保护 的作用。 • 本课题主要就是研究对Snubber的反向偏置电流、电压 的控制，以达到通过人为的预先设定来对Snubber吸收 突发电流的能力的控制。由此可以看出该课题是具有 重大意义的。
• DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运 算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。 根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点： （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2）程序和数据空 间分开，可以同时访问指令和数据； （3）片内具有快速RAM，通常可通 过独立的数据总线在两块中同时访问；(4）具有低开销或无开销循环及 跳转的硬件支持； (5）快速的中断处理和硬件I/O支持； (6）具有在单 周期内操作的多个硬件地址产生器；
t1 E 10
• 其中A是铁芯的有效截面积，单位是 cm ； B 是从T点到U点磁通密 度的变化量，单位是G；E的单位是V。
2
B W U V
Z
α ni
H
Rα n1iΒιβλιοθήκη α n2i2SX
α n1Δ i1
T
• 在经历了t 时间后，打火电流增加了 i，如图所示。Snu bber可以将电流的增加限制在NBS正常工作的电流范围 内。 • 在电路图1中，开关S开始接通，对Cs进行充电，经过 一段时间后，开关管S断开电源后，通过一个时间继电 器使球隙G导通，电容Cs就通过电阻R和变压器电感开 始放电。 • 当Cs放电结束以后，变压器初级线圈的电压变为零。S TDT的铁芯在经过Y,Z,X点后又回复到S点。
匝片W=0.03cm 涂层W=0.03*0.1cm
Snubber线圈以及反偏实验电路图
• 图1
• Snubber的工作原理 • 如上图所示。电源正常工作时电流为i1，变压器二次绕组提供一 个反方向的直流偏置电流i2,它的值比电流i1要大，它使变压器铁 芯反方向饱和，如下图中点R所示。当变压器的一侧通过电流i1时， 因为i1比i2小，i1将减小，铁芯饱和程度到S点，这点仍然在饱和 范围内，但是接近B-H曲线的膝点。负载短路导致电流i1增大，使 铁芯退出反向饱和，并开始正方向的磁化，在这个过程中变压器 磁化电感限制了的电流上升变化率 di E dt L • • 其中L为磁化电感，E为绕组感应电势，空载时E=U。 • 从T点到U点的磁通变化所需要的时间计算如下 n1 AB • 8