低杂波功率反馈控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低杂波功率反馈系统，包括有微波源，微波源的微波信号输出端接入功分器的信号输入端，功分器的各输出端口分别接入一个移相器，各移相器分别连接一个前级微波衰减放大器，移相器的输出端与前级微波衰减放大器的输入端还连接PIN开关，前级微波衰减放大器的输出端接入检波器，检波器的输出端接入隔直器，各隔直器的输出端分别接入一个速调管，各速调管的微波输出功率测量信号共同接入工控机的AD采集卡；各检波器的信号输出端还分别接入一个放大器，各放大器的输出端共同接入工控机的AD采集卡；工控机的DA采集卡与前级微波衰减放大器的信号输入端之间连接有驱动电路。本发明专利技术通过低杂波功率的反馈控制实现了聚变实验的各种功率模式需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术反馈控制
，具体涉及一种低杂波功率反馈系统，主要在核聚变装置上实现对低杂波功率的反馈控制。
技术介绍
低杂波是目前核聚变实验中进行电流驱动和加热的重要手段之一。低杂波系统一般是由多支高功率速调管组成的庞大系统。目前国内的EAST聚变装置上，对低杂波的运用还是常规的模式在一次放电过程中，低杂波功率只能根据高压电源电压U来控制微波功率输出。这种工作模式下输出的微波功率为恒定值，如果电网产生波动，输出的微波功率也随着波动，同时在TOKMAK长脉冲放电期间需要低杂波功率跟踪特定物理目标量进行变化。现有技术不能满足当前各种EAST物理实验的要求。例如，TOKMAK放电运行研究等离子体边界ELMY行为的时候需要变化的低杂波功率来改变等离子体的行为，比如方波调制，正弦调制，线性上升等，以及在TOKMAK进行长脉冲放电期间需要低杂波功率根据磁通消耗量的变化来进行功率反馈，从而维持等离子放电平稳进行。
技术实现思路
本专利技术旨在通过低杂波功率的反馈控制来实现聚变实验的各种功率模式需要，提供一种硬件和软件结合的低杂波功率反馈系统。本专利技术采用的技术方案是 一种低杂波功率反馈系统，其特征在于包括有微波源，微波源的微波信号输出端接入一个功分器的信号输入端，功分器的各输出端口分别接入一个移相器，各移相器分别连接一个前级微波衰减放大器，移相器的输出端与前级微波衰减放大器的输入端还连接一个PIN开关，前级微波衰减放大器的输出端接入检波器，检波器的输出端接入隔直器，各隔直器的输出端分别接入一个速调管，各速调管的微波输出功率测量信号共同接入工控机的AD采集卡；各检波器的信号输出端还分别接入一个放大器，各放大器的输出端共同接入工控机的AD采集卡；工控机的DA采集卡与前级微波衰减放大器的信号输入端之间连接有驱动电路；所述微波源输出的微波信号经过功分器平均分成多路，分出的微波信号经过移相器、PIN开关、前级微波衰减放大器后送给检波器，检波输出电压(TlOOmV，检波电压送给放大器，放大输出的前级微波送给工控机的AD采集卡，同时检波电压经隔直器后送给速调管，速调管输出的大功率微波功率测量信号也送给工控机的AD采集卡，工控机根据采集到的前级微波、大功率微波和系统设定的数据进行PID反馈控制计算，计算结果通过DA采集卡输出给驱动电路，驱动前级微波衰减放大器，实现功率的反馈控制。所述的一种低杂波功率反馈系统，其特征在于所述的功分器为20路功分器，速调管的个数为20个。本专利技术的原理在于 (I)实现低杂波功率的反馈控制，可以精确设定低杂波微波输出功率。(2)实现各种物理实验需要的低杂波功率控制模式。比如低杂波功率调制模式、线性模式，根据TOKMAK特定物理目标进行功率反馈的长脉冲模式等。为实现各种控制模式，功率控制计算机的采集卡能采集各种实验相关的模拟数据信号并进行A/D转换，同时能够进行DA输出来控制前级微波衰减放大器。D/A输出IOv时，前级微波功率输出最小，D/A输出Ov时，前级微波功率输出最大。这样根据各种物理实验的需要，计算机程序能够自如的控制低杂波的功率模式。本专利技术的有益效果在于 本专利技术为聚变装置新的物理实验提供了可靠的技术保障，在最新一轮的EAST Τ0ΚΑΜΑΚ装置上，在低杂波新的模式控制的基础上，初步实现了长脉冲放电时间近250s。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。图2为本专利技术低杂波反馈控制程序流程图。图3是EAST物理实验低杂波功率调制波形图。图4是EAST长脉冲物理实验波形图。图5是EAST低杂波线性模式物理实验波形图。具体实施方式实施例 从20支大功率速调管(总功率4. (MW)输出的微波功率通过微波传输线(波导)送入Τ0ΚΑΜΑΚ。为测量微波功率信号，在20路传输线上分别安装了一个微波定向耦合器。20路定向耦合器来测量的系统入射功率以及前级功率。如图1、2所示，一种低杂波功率反馈系统，包括有微波源1，微波源I的微波信号输出端接入一个20路功分器2的信号输入端，20路功分器2的各输出端口分别接入一个移相器3，各移相器3分别连接一个前级微波衰减放大器5，移相器3的输出端与前级微波衰减放大器5的输入端还连接一个PIN开关4,前级微波衰减放大器5的输出端接入检波器6,检波器6的输出端接入隔直器7，各隔直器7的输出端分别接入一个速调管8，各速调管8的微波输出功率测量信号共同接入工控机9的AD采集卡；各检波器6的信号输出端还分别接入一个放大器10，各放大器10的输出端共同接入工控机9的AD采集卡；工控机9的DA采集卡与前级微波衰减放大器5的信号输入端之间连接有驱动电路11 ;低杂波反馈控制程序在接收到EAST总控制室来的触发信号时开始工作，程序开始采集系统数据，微波源I输出的微波信号经过功分器2平均分成多路，分出的微波信号经过移相器3、PIN开关4、前级微波衰减放大器5后送给检波器6,检波输出电压(TlOOmV,检波电压送给放大器10,放大输出的前级微波送给工控机9的AD采集 卡，同时检波电压经隔直器7后送给速调管8，速调管8输出的大功率微波功率测量信号也送给工控机9的AD采集卡，工控机9根据采集到的前级微波、大功率微波和系统设定的数据进行PID反馈控制计算，计算结果通过DA采集卡输出给驱动电路11，驱动前级微波衰减放大器5，实现功率的反馈控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低杂波功率反馈系统，其特征在于：包括有微波源，微波源的微波信号输出端接入一个功分器的信号输入端，功分器的各输出端口分别接入一个移相器，各移相器分别连接一个前级微波衰减放大器，移相器的输出端与前级微波衰减放大器的输入端还连接一个PIN开关，前级微波衰减放大器的输出端接入检波器，检波器的输出端接入隔直器，各隔直器的输出端分别接入一个速调管，各速调管的微波输出功率测量信号共同接入工控机的AD采集卡；各检波器的信号输出端还分别接入一个放大器，各放大器的输出端共同接入工控机的AD采集卡；工控机的DA采集卡与前级微波衰减放大器的信号输入端之间连接有驱动电路；所述微波源输出的微波信号经过功分器平均分成多路，分出的微波信号经过移相器、PIN开关、前级微波衰减放大器后送给检波器，检波电压送给放大器，放大输出的前级微波送给工控机的AD采集卡，同时检波电压经隔直器后送给速调管，速调管输出的大功率微波功率测量信号也送给工控机的AD采集卡，工控机根据采集到的前级微波、大功率微波和系统设定的数据进行PID反馈控制计算，计算结果通过DA采集卡输出给驱动电路，驱动前级微波衰减放大器，实现功率的反馈控制。

【技术特征摘要】
1.一种低杂波功率反馈系统，其特征在于包括有微波源，微波源的微波信号输出端接入一个功分器的信号输入端,功分器的各输出端口分别接入一个移相器，各移相器分别连接一个前级微波衰减放大器，移相器的输出端与前级微波衰减放大器的输入端还连接一个PIN开关，前级微波衰减放大器的输出端接入检波器，检波器的输出端接入隔直器，各隔直器的输出端分别接入一个速调管，各速调管的微波输出功率测量信号共同接入工控机的AD采集卡；各检波器的信号输出端还分别接入一个放大器，各放大器的输出端共同接入工控机的AD采集卡；工控机的DA采集卡与前级微波衰减放大器的信号输入端之间连接有驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡怀传，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：发明
国别省市：