潘圣民 傅 鹏 杨 雷 何宝灿 冯虎林 王邓辉 胡纯栋

(中国科学院等离子体所,合肥 230031)

100kV高压脉冲电源的滑模反馈控制

潘圣民 傅 鹏 杨 雷 何宝灿 冯虎林 王邓辉 胡纯栋

(中国科学院等离子体所,合肥 230031)

在对100kV高压脉冲电源主回路结构进行分析的基础上，提出采用滑模反馈控制方法来控制该高压电源，并给出其等效数学模型。仿真和实验结果表明：经滑模反馈控制后的高压电源输出电压过充小、安全裕量大，电压上升时间约100μs。

滑模反馈控制 高压脉冲电源 电压上升时间 输出电压过充 安全裕量

100kV高压脉冲电源是为国家重大科学工程——HT7U超导Tokamak聚变实验装置(Experiment of Advanced Supperconductor Tokamak,EAST)中性束注入(Neutral Beam Injection,NBI)系统研制的一套高压大功率脉冲电源。该电源采用脉冲阶梯调制技术[1]，由104个结构相同的额定输出为1.1kV/100A的电源模块串联而成，其额定输出100kV/100A，最大工作脉宽1 000s。100kV高压脉冲电源是NBI加热装置的主要系统之一，该电源具有输出电压在0～100kV(DC)可调、最大电流100A、电压稳定度高于1%、纹波(峰-峰)小于2%及电流上升时间不大于20μs等特点，因此，必须选择适合的控制方法来加以控制。但由于100kV高压脉冲电源的负载为离子源，而离子源在打火时要求电源系统注入能量小于8J，因此，在负载打火时，电源必须在5μs内关断。为了配合NBI系统其他电源的工作特性，高压电源的上升时间应为100μs，因此，该电源又需要具有快速开通能力。而该100kV高压脉冲电源为强非线性系统，传统的PID控制很难适用。在此，笔者选择滑模反馈控制方法，实现对整个100kV高压脉冲电源模块的控制。……