本文提出并介紹了歐姆邏輯無環(huán)流檢測的一種方案--晶閘管整流器全關(guān)斷檢測,并與軟件檢測和電流互感器檢測進(jìn)行比較分析,最終得出晶閘管全關(guān)斷檢測方案準(zhǔn)確可行的結(jié)論,。全關(guān)斷的輸出信號與上述兩種信號進(jìn)行綜合利用,從而準(zhǔn)確可靠地實現(xiàn)了歐姆的邏輯無環(huán)流控制。
1 引言
中國環(huán)流器2號A(HL—2A)是中國第一個具有偏濾器位形的大型受控核聚變研究裝置，其主機(jī)由德國ASDEX裝置主機(jī)主要部件經(jīng)適當(dāng)改造而成，其磁場線圈所需的供電系統(tǒng)及其它的配套系統(tǒng)則完全由我院自行研制。
歐姆線圈(OH)在HL—2A中的作用是擊穿氣體,、建立、維持并加熱等離子體電流,，因而為其供電的歐姆電源在裝置實驗中起著非常重要的作用,。歐姆電源如圖1所示,有正負(fù)各兩組共計四組電源。
圖1 歐姆電源示意圖
其中1號和3號整流柜為正組，2號和4號整流柜為負(fù)組,，正組輸出電壓1600V,，負(fù)組800V，兩組的輸出電流都是30kA,。
隨著實驗的深入,，實驗需求參數(shù)的不斷提高，就要求實現(xiàn)歐姆電源正負(fù)組的無環(huán)流運行,。歐姆電源的邏輯無環(huán)流運行可分為以下幾個階段,，正組整流階段為歐姆線圈充磁，開始放電時正組整流器快速進(jìn)入逆變段,，將氣體擊穿,、維持等離子體電流上升，在正組電流過零后將正組封鎖,，緊接著負(fù)組以整流狀態(tài)投入工作,，繼續(xù)推動等離子體電流上升并維持平頂，平頂結(jié)束后負(fù)組以逆變方式控制等離子體電流下降,，電流過零后封鎖負(fù)組,，完成一次放電。對實驗來講,，要實現(xiàn)邏輯無環(huán)流并確保裝置的安全,，最關(guān)鍵的技術(shù)就是歐姆電流的過零檢測。
為了檢測歐姆的過零情況,，可靠地實現(xiàn)邏輯無環(huán)流控制,，對比實際情況，我們開發(fā)研制了晶閘管全關(guān)斷檢測電路板,。
2 幾種關(guān)斷檢測方法的比較
要實現(xiàn)邏輯無環(huán)流的準(zhǔn)確穩(wěn)定運行,，最關(guān)鍵的是如何準(zhǔn)確判斷正組整流器的全關(guān)斷時刻。因為如果判斷關(guān)斷提前,，而實際上正組整流器還沒有全關(guān)斷,，這時按設(shè)定的邏輯程序就把負(fù)組整流器開通，正組整流器和負(fù)組整流器之間就會形成大環(huán)流,，則對電源設(shè)備的安全構(gòu)成嚴(yán)重危害;如果判斷關(guān)斷延后,，正組整流器和負(fù)組整流器之間切換的死區(qū)時間過長，則影響裝置放電以至放電失敗,。
全關(guān)斷檢測對電源系統(tǒng)安全和裝置放電的穩(wěn)定有著重要的影響,。通常采用檢測整流器的直流輸出電流是否過零來判斷其是否關(guān)斷,，習(xí)慣上就叫做過零檢測,，下面是對幾種檢測方法的分析和比較。
2.1 軟件過零檢測方法
采用直流傳感器的信號，經(jīng)過采集板卡送入計算機(jī),，預(yù)先設(shè)置一個比較值,，通過程序來比較，在檢測到電流值小于這個值的時候,，則認(rèn)為過零,，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，容易造成誤判,，而且過零檢測程序與復(fù)雜的裝置放電控制程序編在一起,，只檢測第一次過零，在電流出現(xiàn)波動時,，它不能判斷再過零,，如圖2所示。
圖2 軟件檢測過零時電流出現(xiàn)波動時過零判斷示意圖
其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號,，I-OH為歐姆電源電流,，因為互感器測量方向接反，所以歐姆電流顯示為負(fù)(下同),。當(dāng)過零信號反轉(zhuǎn)時,，實際上還有一定電流，整流器并沒有真正關(guān)斷,，且處于續(xù)流狀態(tài),。如果放電正常，通過軟件延時適當(dāng)時間,，可以控制在正組整流器真正關(guān)斷時再開通負(fù)組整流器,，其轉(zhuǎn)換死區(qū)時間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度。但如果放電不正常,，正好在過零信號反轉(zhuǎn),，軟件延時時，等離子體電流破裂,，其能量耦合到歐姆原邊,，正組電流增加，續(xù)流時間增長,，軟件又只檢測出一個過零點,，如果在軟件延時(固定值)結(jié)束后開通負(fù)組整流器，此時正組整流器還在續(xù)流,，將產(chǎn)生環(huán)流,。
采用直流傳感器的信號，經(jīng)過采集板卡送入計算機(jī),，預(yù)先設(shè)置一個比較值,，通過程序來比較,，在檢測到電流值小于這個值的時候，則認(rèn)為過零,，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現(xiàn)場干擾嚴(yán)重,，容易造成誤判，而且過零檢測程序與復(fù)雜的裝置放電控制程序編在一起,，只檢測第一次過零,，在電流出現(xiàn)波動時，它不能判斷再過零,，如圖2所示,。其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號，I-OH為歐姆電源電流,，因為互感器測量方向接反,，所以歐姆電流顯示為負(fù)(下同)。
當(dāng)過零信號反轉(zhuǎn)時,，實際上還有一定電流,，整流器并沒有真正關(guān)斷，且處于續(xù)流狀態(tài),。如果放電正常,，通過軟件延時適當(dāng)時間，可以控制在正組整流器真正關(guān)斷時再開通負(fù)組整流器,，其轉(zhuǎn)換死區(qū)時間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度,。但如果放電不正常，正好在過零信號反轉(zhuǎn),，軟件延時時,，等離子體電流破裂，其能量耦合到歐姆原邊,，正組電流增加,，續(xù)流時間增長，軟件又只檢測出一個過零點,，如果在軟件延時(固定值)結(jié)束后開通負(fù)組整流器,，此時正組整流器還在續(xù)流，將產(chǎn)生環(huán)流,。