EAST超导TOKAMAK装置快控电源实时监控系统设计

"EAST快控电源实时监测系统的设计 (2006年)" EAST（Experimental Advanced Superconducting TOKAMAK）实验先进的超导托卡马克装置是一个大型科学研究设施，用于研究受控核聚变反应。在这个装置中，快控电源系统是一个关键组件，它由多组相移逆变器构成，用于产生和调节维持等离子体所需的磁场。实时监测这个复杂系统的运行至关重要，因为它直接影响装置的安全性和正常运行。 为了实现这一目标，研究人员构建了一个基于硬件的快速采集系统，并利用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）这一图形化编程语言来完成数据的实时采集、显示和存储。LabVIEW是一种强大的工具，特别适用于开发科学和工程应用，包括数据采集、仪器控制和数据分析。通过该系统，可以实时监控快控电源各逆变器的电压、电流和控制信号，这些数据对于故障诊断和预防具有重要意义。 在设计过程中，对两组小功率并联逆变器系统进行了原理验证试验。这些试验成功地展示了系统的功能，实现了对电源状态的有效监测，取得了令人满意的结果。实验表明，该实时监测系统能够为电源系统提供可靠的数据支持，从而确保EAST装置的稳定运行。 系统主要由以下几个部分组成： 1. 电源控制诊断计算机：负责处理和分析来自快控电源的数据，进行故障诊断。 2. 电源控制采集计算机：收集并处理来自各个逆变器的模拟量（电压和电流）和数字量（控制信号）数据。 3. 模拟量数据采集卡和数字量数据采集卡：用于将传感器的物理信号转换为数字信号，以便于计算机处理。 4. 信号调理部分：对传感器信号进行预处理，确保信号质量。 5. 电压传感器和电流传感器：实时测量逆变器的电气参数。 6. 远程测温部分：监测电源模块的温度，防止过热情况发生。 系统的整体架构如图1所示，其中，电源模块与采集控制计算机通过通信接口连接，诊断控制计算机则接收并分析来自采集计算机的数据，以控制和优化电源系统的运行。 通过这样的实时监测系统，科研人员能够及时发现并解决可能影响EAST装置性能的问题，提高实验的准确性和安全性。这个系统的设计和实现是超导托卡马克领域的一个重要进步，对于未来类似高功率脉冲电源系统的监控提供了宝贵的参考。