[发明专利]抗射频干扰的大功率恒压恒流电源

说明书

本发明公开了一种抗射频干扰的大功率恒压恒流电源，包括有输入交流滤波器与可控硅之间安装电流传感器，可控硅与输出交流滤波器之间安装电压传感器，电流传感器和电压传感器的采集信号与控制器相连，控制器的输出端与可控硅输入端相连，光纤信号板与控制器相连，这些器件分区域安装在控制屏蔽机箱；变压器、整流桥、穿心电容依次相连安装在信号屏蔽机箱中。采用本发明可以解决直接从电子管灯丝侧采集信号导致传感器暴露在射频环境中受到干扰的问题。同时，本发明充分利用发射机高频腔体内部空间，结构简单，安装方便。

技术领域

本发明涉及离子回旋波加热系统射频功率放大领域，具体是一种抗射频干扰的大功率恒压恒流电源。

背景技术

在受控核聚变的研究中，为提高等离子体的温度，普遍采用大功率微波和射频波加热等离子体，以期达到聚变温度。离子回旋共振加热是托卡马克中最有效的辅助加热手段之一，能有效地加热等离子体的各种离子，已广泛应用于世界上各个聚变装置。离子回旋共振加热总功率水平一般高达几兆瓦至数十兆瓦，工作频率为10-200MHz，单台发射机的功率已经达到1.5MW。发射机采用6kW固态放大器，100kW前级放大器、1.5MW末级放大器，三级放大的工作方式，其中前级和末级放大器均采用大功率电子管作为功率放大器件。电子管的电极有阳极、栅极、帘栅极、灯丝极，四个电极均由各自独立的电源对其供电。大功率电子管的灯丝极工作需要较大的恒定电流(一般为数百A到上千A)，导致供电电缆直径和硬度变大，安装难度和损耗随电缆长度增加而增大，且电缆上随灯丝电流带来大量的射频干扰，过长的电缆会使高频信号遍布各处对发射机控制和采集系统带来巨大干扰，因此为减少电源与灯丝极之间的电缆连接长度，电源通常被安装在发射机的高频腔内部，这也导致灯丝电源工作的电磁环境非常恶劣。高频腔中的射频信号会导致使电源运行所需的信号叠加高次谐波，从而使电源极易出现各种故障问题，导致发射机无法正常工作。电子管的灯丝会随着其工作时间增加电子发射能力下降，所以灯丝电源要能够根据电子管的实际工作情况对输出电压电流大小进行调节，同时保证输出值的稳定性。因此必须有一种能在较强射频干扰环境下可靠稳定运行且参数可调的恒压恒流电源，同时电源尺寸上又要解决高频腔体内部空间不足的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种既能够根据实际需要调整输出参数又可以在较强射频干扰环境下稳定运行抗射频干扰的恒压恒流电源，通过该电源可使大功率电子管的灯丝极得到稳定可靠供电。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗射频干扰的大功率恒压恒流电源，包括输入交流滤波器、电流传感器、可控硅、电压传感器、控制器、光纤信号板、输出交流滤波器、控制屏蔽机箱、整流桥、变压器、穿心电容、信号屏蔽机箱和屏蔽电缆；所述输入交流滤波器与可控硅之间安装电流传感器，可控硅与输出交流滤波器之间安装电压传感器，电流传感和电压传感器的采集信号与控制器相连，控制器的输出端与可控硅输入端相连，光纤信号板与控制器相连负责与发射机之间的信号通讯；变压器与输出交流滤波器通过屏蔽电缆相连，变压器与穿心电容之间安装整流桥；穿心电容的输出端与电子管灯丝极相连；所述输入交流滤波器、电流传感器、可控硅、电压传感器、控制器、光纤信号板、输出交流滤波器安装在控制屏蔽机箱中，所述变压器、整流桥、穿心电容安装在信号屏蔽机箱中，控制屏蔽机箱和信号屏蔽机箱安装在不同位置，两者之间及两者与外部通过屏蔽电缆连接。

进一步地，所述的控制屏蔽机箱依据射频干扰强度进行内部区域划分，不同区域之间用金属板屏蔽，所述输入交流滤波器、输出交流滤波器安装在一个区域；所述电流传感器、可控硅、电压传感器安装在一个区域；所述控制器安装在一个区域；所述光纤信号板安装在一个区域，各区域相互之间用双绞的屏蔽电缆连接。

进一步地，所述控制器通过电流传感器和电压传感器采集电源交流侧的电流和电压信号，计算后换算成直流侧的电压电流，通过控制所述可控硅的导通角大小来使电源输出电压电流与设定值相同。

进一步地，所述电流和电压信号采用伏频转换通过光纤传输与上位机通讯；控制信号采用馈通连接器进行传输，直流输出采用穿心电容与外部连接。