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,。對于裝置運行的性能與安全，物理實驗的成敗與效率,，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時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,，控制精度和實時性不夠理想，無法60o改變一次α角,，大多的數(shù)字觸發(fā)器由過零檢測,、計數(shù)器、脈沖分配器組成,，本文設(shè)計了一種以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時性，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。對于每一臺整流器,，都設(shè)有alpha控制器一塊,，所以只要分析其中一臺整流器。 

        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,。Alpha信號由控制室發(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,，加一個運放,，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

3.1 DSP控制原理

         所選DSP芯片為TMS320LF2407,這是一款由TI公司研制的性價比較高的DSP芯片,。其供電電壓為3.3V。有四個定時器,，其中T1和T3可用于全比較器調(diào)制PWM波,，EVA和EVB各有三個捕獲單元。用六個捕獲單元檢測六個同步過零信號,，同步信號到來時,，相應(yīng)捕獲產(chǎn)生中斷，啟動定時器,， ADC采α角,，然后由定時器產(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僅有四個定時器，所以在本文的設(shè)計中,，ab相與ba相的觸發(fā)脈沖是基于T1產(chǎn)生的,，ab過零時所對應(yīng)的觸發(fā)脈沖引腳為PWM1,ba過零時所對應(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過零時所對應(yīng)觸發(fā)脈沖引腳為PWM7,ca過零時所對應(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時,，產(chǎn)生捕獲中斷,，進(jìn)入捕獲中斷，啟動定時器,，開始計數(shù),；復(fù)位ADC,啟動ADC去采Alpha的值，所采的值為電平信號（u）,，所對應(yīng)的數(shù)字值（D）為：D＝1023×u/3.3,，根據(jù)所設(shè)定的定時器的預(yù)定標(biāo)系和系統(tǒng)時鐘來計算Alpha所對應(yīng)的計數(shù)值，將計數(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,，加上一個計數(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,，使定時器停止計數(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實驗結(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),，所以在第二個晶閘管導(dǎo)通時，要補給前一個管子一個觸發(fā)脈沖,，此時,，只需連接方式上稍加改變就可以實現(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,；這樣便可以實現(xiàn)晶閘管的雙窄脈沖觸發(fā)。