离子源灯丝电源ASIPP.ppt

NBI双潘宁离子源结构示意图NBI供电系统由灯丝电源、磁场电源、弧电源、进气气阀电源、加速极正高压电源、抑制极负高压电源和偏转磁场电源等组成。离子源是中性束注入器的核心部件，在受控核聚变应用的离子源是强流、大功率、长脉冲甚至稳态运行的。
作为离子源头部等离子体发生器的电源系统主要是灯丝电源、磁场电源、进气气阀电源和弧电源.灯丝电源作用是将离子源内钨阴极加热到足够温度发射热电子，从灯丝寿命和工作温度的关系证明，灯丝的温度最好不要超过2800K；
灯丝温度在2300K以下阴极基本上没有发射电子的能力；灯丝温度过高，灯丝柱部件往往有电子发射，造成在灯丝盖板上镀出金属膜层，其它部件是否会熔化,支撑部件是否会发射电子而造成不利影响，灯丝电流大于100A时，接触点电流密度大，灯丝很容易烧断。
离子源灯丝的理论参数为：灯丝直径0.12cm，阴极负载电压为15V时，加热电流从70A变化到100A。灯丝电源基本参数：
电源主电路由整流模块,大功率晶体管串联调整,电感电容滤波单元组成:
输出直流电压0-15V，
输出直流电流0-500A，
电流稳定度±1%，
输出纹波±1%,
阴极负载采用4根直径1.2mm的并联钨阴极，或者氧化物阴极；
设定过流保护<500A。灯丝预加热电流调整电路
金属钨丝有较高的正温度系数，其冷态、热态电阻相差可达十倍左右；钨阴极达到热平衡稳定发射热电子的时间，一般约需5秒以上，灯丝才达到稳定的热电子发射状态；
所以，采用电流预加热电路，预先计算维持时间，这样能够确保加热灯丝迅速达到工作温度，并且延长将其使用寿命。
预先加热电流取平均每根灯丝40±10A为宜，这样当灯丝电流工作在450A程度时，在脉宽100～2000ms的时间内能够保持稳定的平顶。灯丝极性的不同接法：
直热阴极型式中阴极灯丝的不同接法，其电流分布也是不同的。
设灯丝正极电流为If，弧电源电流Ia，假设弧流沿整个灯丝路径是均匀分布的，那么依据连接方式可以分别计算出在公共负极引线上的电流为：
(a)If+Ia；(b)If-Ia；(c)If+Ia/2和If-Ia/2。
可见，灯丝的不同接法在负极引线上的电流分配是差别很大的。所以，通过经常更换灯丝连接方式，也可以极大地提高灯丝的使用寿命。离子源磁场电源离子源进气气阀电源

气阀电源通过调节PV-10型压电晶体阀门控制工作气体（H2或D2）的流量，脉冲气阀电源输出直流方波电压0～120V，脉冲周期≤2ms的连续脉冲串，调节脉冲幅值和脉宽来改变进气量。
在离子源上采用两套Vecco公司的PV-10型压电晶体阀门。根据压电晶体阀的工作原理，和离子源的进气状态，需要准确测量PV-10压电阀门进气量与阀门电源控制特性之间的关系。对PV-10压电晶体阀进气过程的标定
根据真空动力学原理，在气体压电阀开启情况下，单位时间内流到真空系统内的气体量为Q，决定于充气系统内的压力值Po，真空室内的压力值Pi，和压电阀的流导Cp：MATLAB仿真分析：IGBT驱动信号占空比及上升沿波形，对弧电源输出电压和电流的调节控制.电源控制方面，通过60kV高压隔离整流变压器，对悬浮在高压电位上的离子源头部各套电源装置供电；
电源的脉冲控制信号通过数字光纤传送，电参数通过多路A/D变换后由光纤传送，到达地电位的主控室计算机控制和数据处理系统；
在总控制台设置电压和电流参数信号，经过幅频转换和光纤传送至高压平台上的各套电源，输出电流和电压的测量信号在高压平台上经过取样运算，经由幅频转换线性光纤传送至总控制台数据采集计算机；
电源运行指令由控制台PLC发出，经过数字光纤上传到各套电源，故障信号、连锁控制信号等经过数字光纤传输到PLC控制计算机。