蒋才超 中科院等离子体物理研究所中性束注入研究室

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1 蒋才超 jcch@ipp.ac.cn 中科院等离子体物理研究所中性束注入研究室
强流离子源弧放电故障态分析与处理 蒋才超 中科院等离子体物理研究所中性束注入研究室

2 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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3 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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4 中性束注入加热★ EAST NBI 系统 能量范围：50-80keV 输出功率：2-4MW 脉冲时间：10-100s NBI系统综合指标：
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5 EAST NBI 强流离子源 2019/5/25 NED’2010

6 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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7 离子源弧放电理论 离子源放电时，给灯丝通以大电流，加热灯丝使其向阳极桶弧室内发射热电子，然后由灯丝盖板上的阴极进气口向弧室内注入实验工作气体，同时弧电源向阳极桶加载弧压，发射出的热电子在离子源阳极和灯丝之间的电场作用下加速，获得能量的电子轰击注入的工作气体，使工作气体电离，产生电子-离子对，建立等离子体。等离子体产生后需要将其约束住。分布于阳极桶的外壁和灯丝盖板上的面磁铁产生的多磁极会切磁场就起到了约束的作用，将等离子体约束于弧室内。 2019/5/25 NED’2010

8 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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9 离子源弧电源拓扑图 弧电源输出参数：最大电压：200VDC，最大电流：3000A 3 高压区 V A 控制器 光隔离 转换电路 信号综合
380VAC 可控硅 调压器 A V 控制器 光隔离 转换电路 高压区 光信号 电信号 打坑电路 整流桥 隔离120kV Probe 弧开关 信号综合 处理电路 PLC Vref Iref Fault Reset Inotch Pulse 采集计算机 弧电源输出参数：最大电压：200VDC，最大电流：3000A 2019/5/25 NED’2010

10 离子源弧电源故障态分析 弧电源负载特性曲线 NBI主要电源工作时序关系 电源故障2 (外部) 与其他电源之间 连锁保护关系
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11 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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12 弧电源故障处理设计 电源内部状态巡检和故障保护设计框图 电源过流保护设计电路 2019/5/25 NED’2010

13 弧电源故障信号检测电路 2019/5/25 NED’2010

14 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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15 弧电源故障保护实验波形 弧电源过流保护波形 弧电源过压保护波形 灯丝电源发生故障时封锁保护弧电源 2019/5/25 NED’2010

16 目录 EAST NBI及其强流离子源 离子源弧放电理论 离子源弧电源及其故障态分析 弧电源故障处理 实验结果 总结 2019/5/25
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17 总结 通过对弧放电理论和实验现象的分析以及结合弧电源主回路的设计结构，对弧放电过程的情况进行了阐述和提出了故障态时的解决方案，并以此为据设计了故障处理保护电路； 通过实验验证了该故障处理方案的可行性与可靠性； 为其他场合相类似运行模式的电源设计提供了相关的参考。 2019/5/25 NED’2010

18 谢谢大家！ 2019/5/25 NED’2010