一种中性束注入装置功率输出控制系统

本发明涉及大型电物理设备模拟信号控制，尤其涉及一种中性束注入装置功率输出控制系统。

背景技术：

1、全超导托卡马克的科学目标是建造一个具有非圆截面的大型超导托卡马克装置及其实验系统，发展并建立在超导托卡马克装置上进行稳态运行所需要的多种技术，开展稳态、安全和高效运行的先进托卡马克聚变反应堆基础物理问题的实验研究，为我国下一代聚变工程试验堆的概念设计奠定坚实基础。托卡马克的三大目标为：产生 ≥ 1兆安培的等离子体电流；持续时间将达到1千秒；在高功率加热下温度将超过1亿度。托卡马克装置于2006年完成总装调试，并进行了首次等离子体放电调试， 2014年实现了28秒h模（h98因子从2012年的0.9提高到1.2），2021年实现1亿度1千秒的运行参数；这些性能提升是建立在2020年开始的一系列托卡马克工程部件升级基础之上的。

2、全超导托卡马克装置设置有中性束注入系统，中性束注入系统的主要功能是通过将高能中性束注入到托卡马克装置中，与其本底等离子体发生碰撞进行能量交换，进而达到加热托卡马克装置本底等离子体的目的，中性束注入加热是托卡马克加热手段中物理机制最清晰，加热效果最明显的辅助加热手段。

3、但是，现有的中性束注入功率控制系统设计逐渐不能满足实验需求，控制方式单一，稳定性不足。伴随着中性束注入实验的运行参数不断提高，长脉宽下束流的缓慢下降不再能满足注入要求，为了保证束流稳定，其对于多模式功率输出控制提出了要求。因此对于中性束注入装置功率输出控制系统的设计与实施迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对背景技术中存在中性束注入装置功率输出不稳定的问题，提出一种中性束注入装置功率输出控制系统。

2、本发明的技术方案：一种中性束注入装置功率输出控制系统，包括系统硬件和系统软件；

3、所述系统硬件包括：

4、labview rt系统下位机，用于与上位机通讯，接受上位机编译后的代码并且能够脱离上位机独立运行；

5、多通道模拟输出板卡，进行多通道的精确模拟信号输出；

6、scb-68a接线端子，与不同板卡相连接，提供信号传输接口；

7、控制机箱，用于装载上述硬件，并专配labview rt运行环境，提供必要的电源和环境支持；

8、所述系统软件包括：

9、labview rt实时操作系统，用于提供低延迟响应，确保系统在高性能需求下的稳定运行；

10、开环控制模块，提供实验基本控制需求，包括输出参数配置功能、通道选择功能和输出状态显示功能；

11、反馈控制模块，用于控制弧功率源或射频功率源，包括反馈信号采集功能、反馈参数设置功能、反馈状态显示功能和调整执行功能；

12、随动控制模块，用于提供多种注入的参数组，包括随动参数配置功能、随动通道选择功能和随动状态显示功能。

13、可选的，所述scb-68a接线端子提供了68个端口，用于实验前的本地调试。

14、可选的，所述开环控制模块的输出参数配置功能可根据实验需求设置输出电压和电流的参数；通道选择功能用于根据实验需求选择控制通道；输出状态显示功能用于实时显示系统输出状态。

15、可选的，所述反馈控制模块的反馈信号采集功能用于采集束流的实时数据；反馈参数设置功能用于设定反馈控制的参数；反馈状态显示功能用于显示反馈控制的状态和效果；调整执行功能根据反馈信号实时调整弧功率电源的输出。

16、可选的，所述随动控制模块的随动参数配置功能用于设定随动控制的参数；随动通道选择功能用于选择需要进行随动控制的通道；随动状态显示功能用于显示随动控制的实时状态和效果。

17、可选的，所述labview rt实时操作系统接受上位机编译的代码，并装载在fpga输出板卡上，通过fpga的高性能计算能力，模拟输出。

18、与现有技术相比，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

19、本系统集成了开环控制、反馈控制和随动控制等多种功能模块，能够满足不同实验条件下的功率输出控制需求。用户可以根据实际情况选择合适的控制模式，提高了系统的灵活性和适应性。

20、高精度输出：多通道模拟输出板卡和labview rt实时操作系统的结合，实现了高精度的模拟信号输出。同时，反馈控制模块能够实时调整输出，确保系统在运行过程中始终保持稳定、精确的功率输出。

21、稳定性和可靠性：系统硬件采用了先进的设计和严格的生产工艺，确保了在长时间工作中的稳定性和可靠性。scb-68a接线端子提供了高质量的信号传输接口，保证了信号传输过程中的完整性和可靠性。

22、易于操作和调试：系统软件提供了友好的用户界面和丰富的功能模块，使用户能够方便地进行参数设置、状态监测和控制操作。同时，68个端口的scb-68a接线端子为实验前的本地调试提供了充足的资源，方便技术人员对系统进行全面的测试和优化。

23、本发明采用模块化设计，实现对中性束注入装置功率输出的精确控制，通过实时操作系统和多通道模拟输出板卡，实现对弧功率电源的实时调整，反馈控制模块和随动控制模块相结合，提高了系统的响应速度和控制精度，确保了束流的稳定性，满足了中性束注入实验对束流保持稳定的需求，提高了实验的成功率和数据的准确性。

1.一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，包括系统硬件和系统软件；

2.根据权利要求1所述的一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，所述scb-68a接线端子提供了68个端口，用于实验前的本地调试。

3.根据权利要求1所述的一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，所述开环控制模块的输出参数配置功能可根据实验需求设置输出电压和电流的参数；通道选择功能用于根据实验需求选择控制通道；输出状态显示功能用于实时显示系统输出状态。

4.根据权利要求1所述的一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，所述反馈控制模块的反馈信号采集功能用于采集束流的实时数据；反馈参数设置功能用于设定反馈控制的参数；反馈状态显示功能用于显示反馈控制的状态和效果；调整执行功能根据反馈信号实时调整弧功率电源的输出。

5.根据权利要求1所述的一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，所述随动控制模块的随动参数配置功能用于设定随动控制的参数；随动通道选择功能用于选择需要进行随动控制的通道；随动状态显示功能用于显示随动控制的实时状态和效果。

6.根据权利要求1所述的一种中性束注入装置功率输出控制系统，其特征在于，所述labview rt实时操作系统接受上位机编译的代码，并装载在fpga输出板卡上，通过fpga的高性能计算能力，模拟输出。