1引言

        EAST極向場電源是托卡馬克主要的子系統(tǒng)之一,，它為等離子體的產(chǎn)生,、約束、維持,、加熱,，以及等離子體電流、位置,、形狀,、分布和破裂的控制，提供必要的工程基礎(chǔ)和控制手段。對于裝置運(yùn)行的性能與安全,，物理實(shí)驗(yàn)的成敗與效率,，有著至關(guān)重要的作用。所以,，極向場電源整流控制電路對于實(shí)時(shí)性和控制精度都有相當(dāng)高的要求,。其中，晶閘管的觸發(fā)控制是整流電路的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。極向場電源原有的模擬觸發(fā)板受速度和性能限制,，控制精度和實(shí)時(shí)性不夠理想，無法60o改變一次α角,，大多的數(shù)字觸發(fā)器由過零檢測,、計(jì)數(shù)器、脈沖分配器組成,，本文設(shè)計(jì)了一種以DSP為控制核心的數(shù)字觸發(fā)器,，大大簡化了硬件電路的組成，提高了控制精度和實(shí)時(shí)性,，并且軟件易于調(diào)試,，調(diào)節(jié)范圍靈活。

2系統(tǒng)組成及硬件流程圖

         極向場變流器主電路采用三相橋式同相逆并聯(lián)整流電路,，變壓器的輸出為2個(gè)繞組輸出,，分別為A1、B1,、C1,，A2、B2,、C2,，A1與A2的相位差為180°，所以對應(yīng)每個(gè)整流器的相同位置的晶閘管得移相脈沖因此也因相應(yīng)的相差180°相位,。對于每一臺(tái)整流器,，都設(shè)有alpha控制器一塊，所以只要分析其中一臺(tái)整流器,。 

        3路同步變壓器的線電壓,，經(jīng)過光耦和比較器處理成方波，再經(jīng)過阻容濾波和施密特觸發(fā)器,，成為同步脈沖信號(hào),。Alpha信號(hào)由控制室發(fā)出，范圍是15o～150o,，0v表示150o,，,，5v表示15o，而DSP的AD模塊電壓范圍為0～3.3,，加一個(gè)運(yùn)放,，即0v對應(yīng)150o，3.3v對應(yīng)15o,。

                                                                                                圖1：結(jié)構(gòu)原理圖

3 DSP控制原理及軟件設(shè)計(jì)

3.1 DSP控制原理

         所選DSP芯片為TMS320LF2407,這是一款由TI公司研制的性價(jià)比較高的DSP芯片,。其供電電壓為3.3V。有四個(gè)定時(shí)器,，其中T1和T3可用于全比較器調(diào)制PWM波,，EVA和EVB各有三個(gè)捕獲單元,。用六個(gè)捕獲單元檢測六個(gè)同步過零信號(hào),，同步信號(hào)到來時(shí)，相應(yīng)捕獲產(chǎn)生中斷,，啟動(dòng)定時(shí)器,， ADC采α角，然后由定時(shí)器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,。極向場變流電路Alpha角范圍為15o ～150o,，DSP輸入電壓范圍為0v～3.3v，其所對應(yīng)的線性關(guān)系為Alpha=－135/3.3*u+150,。由于2407僅有四個(gè)定時(shí)器,，所以在本文的設(shè)計(jì)中，ab相與ba相的觸發(fā)脈沖是基于T1產(chǎn)生的,，ab過零時(shí)所對應(yīng)的觸發(fā)脈沖引腳為PWM1,ba過零時(shí)所對應(yīng)觸發(fā)脈沖引腳為PWM3,；ac相與ca相的觸發(fā)脈沖是基于T3產(chǎn)生的，ac過零時(shí)所對應(yīng)觸發(fā)脈沖引腳為PWM7,ca過零時(shí)所對應(yīng)觸發(fā)脈沖引腳為PWM9,；這四相的觸發(fā)脈沖是由全比較器產(chǎn)生的,；bc相的觸發(fā)脈沖是基于T2產(chǎn)生的，所對應(yīng)引腳為T2PWM;cb相的觸發(fā)脈沖是基于T4產(chǎn)生的,，所對應(yīng)引腳為T4PWM,；這兩相的觸發(fā)脈沖是由定時(shí)器自帶的比較輸出產(chǎn)生的。原理如下圖：T3與T1的原理相同,，T4與T2的原理相同,。由于ab與ba，ac與ca相差180°,，所以T1與T3完全可以實(shí)現(xiàn)其Alpha角在15o ～150o范圍內(nèi)的控制,。

                                                                         圖2：觸發(fā)脈沖產(chǎn)生原理圖

3.2 軟件流程

         當(dāng)捕獲單元檢測到同步信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生捕獲中斷,，進(jìn)入捕獲中斷,，啟動(dòng)定時(shí)器,，開始計(jì)數(shù)；復(fù)位ADC,啟動(dòng)ADC去采Alpha的值,，所采的值為電平信號(hào)（u）,，所對應(yīng)的數(shù)字值（D）為：D＝1023×u/3.3，根據(jù)所設(shè)定的定時(shí)器的預(yù)定標(biāo)系和系統(tǒng)時(shí)鐘來計(jì)算Alpha所對應(yīng)的計(jì)數(shù)值,，將計(jì)數(shù)值載入全比較寄存器CMPRx（T1,、T3）或者比較寄存器TxCMPR(T2、T4),，根據(jù)所需要的脈沖寬度,，加上一個(gè)計(jì)數(shù)值載入周期寄存器TxPR。設(shè)置周期中斷,，周期產(chǎn)生中斷時(shí),，使定時(shí)器停止計(jì)數(shù)，相應(yīng)的,，也停止比較輸出脈沖,。

         軟件流程圖如下：

                                                                             圖3：軟件流程圖

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        極向場電源變流器晶閘管觸發(fā)方式采取的是雙窄脈沖觸發(fā)，所以在第二個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí),，要補(bǔ)給前一個(gè)管子一個(gè)觸發(fā)脈沖,，此時(shí)，只需連接方式上稍加改變就可以實(shí)現(xiàn),，根據(jù)晶閘管導(dǎo)通的順序,，將PWM7接到PWM1,T2PWM接到PWM7,PWM3接到T2PWM,PWM9接到PWM3,T4PWM接到PWM9,PWM1接到T4PWM；這樣便可以實(shí)現(xiàn)晶閘管的雙窄脈沖觸發(fā),。