針對中國環(huán)流器2號A（HL-2A）裝置弧流電源的特點,以及弧流電源故障診斷的條件與現(xiàn)狀,提出了結(jié)合中性束注入（NBI）控制系統(tǒng)的相關(guān)功能模塊與基于Matlab/Simulink仿真技術(shù)構(gòu)建的故障字典,以實現(xiàn)弧流電源運行狀態(tài)的在線監(jiān)測及其故障模式的診斷。NBI控制系統(tǒng)在監(jiān)測到弧流電源故障狀態(tài)后,調(diào)用存儲的弧流電源輸出信號進(jìn)行分析,提取信號的特征值,然后通過查找弧流電源故障字典以診斷出可能的故障模式。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)論證了該故障診斷法對弧流電源簡單故障定位準(zhǔn)確,對復(fù)雜故障能縮小定位范圍,具有原理簡單、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點。 

【文章來源】：核聚變與等離子體物理. 2020,40(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【圖文】：

弧流電源結(jié)構(gòu)框圖

弧流電源的負(fù)載是非線性等離子體，其易受燈絲電流、工作氣體壓強(qiáng)、外磁場等因素的影響，目前無法對其進(jìn)行等效建模替換，實驗人員在進(jìn)行弧流電源調(diào)試與故障分析時，為了規(guī)避等離子體負(fù)載帶來的不確定性，一般使用線繞電阻作為假負(fù)載，仿真模型中采用0.2?電阻負(fù)載。由于假負(fù)載實驗無束流引出，所以仿真電路沒有電源高位部分的打坑電路及其控制回路。圖4 弧流電源仿真模型可靠性驗證輸出波形

圖形化編程軟件Lab VIEW不僅界面友好，操作簡便，而且內(nèi)嵌大量功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析函數(shù)，比如快速傅里葉變換(FFT)、小波變換、IIR型巴特沃斯數(shù)字濾波器等，這大大降低了實驗數(shù)據(jù)分析軟件開發(fā)的難度。系統(tǒng)軟件開發(fā)采用LabVIEW，硬件上無縫集成美國國家儀器(NI)公司的多功能機(jī)箱或板卡已成為大型機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)存儲分析系統(tǒng)的主流架構(gòu)之一[12～15]。圖2中a模塊即“監(jiān)控界面”模塊與圖2中b模塊即“電源位狀態(tài)”模塊實現(xiàn)了弧流電源狀態(tài)的在線監(jiān)測，狀態(tài)顯示分為高位、低位兩部分，當(dāng)指示燈變紅色，表示電源處于故障狀態(tài)�！氨O(jiān)控界面”中弧流電源的故障狀態(tài)信號是直接通過數(shù)字光纖，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后連接NI公司的PXIe-1071機(jī)箱，在上位機(jī)進(jìn)行實時顯示的同時供PXIe-7821R FPGA板卡調(diào)用，進(jìn)行邏輯或運算，然后群發(fā)保護(hù)信號給各電源，強(qiáng)制各電源迅速關(guān)斷，實現(xiàn)各電源的快速聯(lián)鎖保護(hù)。而弧流電源高低位部分“電源位狀態(tài)”信號是各自分配了2個字節(jié)16位狀態(tài)字，其中每一位代表一種異常/報警狀態(tài)，邏輯0表示“正�！�，邏輯1為“異�！�，圖中弧流低位第1、12位狀態(tài)字處于邏輯“1”即相應(yīng)的指示燈變紅，這代表電源處于“直流過壓”“交流過流”的異常狀態(tài)，電源位狀態(tài)字信號通過Modbus協(xié)議，經(jīng)光網(wǎng)串行通訊實現(xiàn)上位機(jī)顯示。當(dāng)監(jiān)測到弧流電源處于故障態(tài)時，實驗運行人員通過聚變所DATAPROC軟件調(diào)用服務(wù)器中弧流電源的采集數(shù)據(jù)供圖2中c模塊即“數(shù)據(jù)顯示與分析”模塊使用，該模塊不僅能顯示采集數(shù)據(jù)波形，而且能實現(xiàn)信號的頻譜分析、諧波失真分析以及數(shù)字濾波等功能，這些功能能突出信號的局部特征，是區(qū)分信號故障模式的有利工具，并可以根據(jù)需要增加更多的功能，體現(xiàn)出“軟件即是儀器”的優(yōu)勢。設(shè)備故障診斷的主要工作包括設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測與故障模式的隔離，本課題運用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)了弧流電源的故障狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，為事后故障信號分析提供了一種途徑。4 弧流電源仿真模型

【參考文獻(xiàn)】：
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