ITER稳态磁场测试平台电源控制机箱系统的制作方法

iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统
技术领域
1.本发明涉及电源控制机箱系统技术领域，尤其涉及iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统。


背景技术：

2.iter是受控热核反应装置,用来验证人类和平利用核聚变能的科学和技术可行性,ter的主机主要由地面支撑、外真空杜瓦、内外冷屏、超导纵场系统(tf)、超导极向场系统(pf)、超导校正场系统(cc),超导螺线管系统(cs)以及真空室等组成，超导纵场的稳定性和可靠性是iter主机能否正常运行的关键因素之一,然而现有的iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统仍存在不足之处：现有的电源控制机箱系统不具有完备的过压、过流、短路和过热保护，电源输出端出现故障时，无法进行软件保护与硬件保护，系统故障时，无法进行电源保护，导致机箱易受损，影响整体的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决现有的电源控制机箱系统不具有完备的过压、过流、短路和过热保护，电源输出端出现故障时，无法进行软件保护与硬件保护，系统故障时，无法进行电源保护，导致机箱易受损，影响整体的使用寿命的问题，而提出的iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统，包括机箱、控制系统、触摸屏，急停按钮、基于以太网的plc和ups电源，所述iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统包括：
6.电源板，所述电源板为控制器其它板卡提供5v和
±
12v电源；
7.电源故障记录板，所述电源故障记录板可对电源机箱故障信息进行监测并记录，并可响应串口召唤，上传故障信息；
8.电源机箱光纤板，所述电源机箱光纤板将主控板发出的pwm驱动控制信号通过光纤发送到电源机箱的控制驱动板，光纤发光表示驱动有效；同时通过光纤采集电源机箱的故障信息，光纤亮表示无故障；
9.整流电源模块光纤板，所述整流电源模块光纤板采集电源机箱4个ac/dc整流电源状态，并对控制器发出起、停机信号；
10.主控板，该板采集给定信号、电源输出电流和电压信号，可进行电流闭环和电压开环控制。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述控制系统由两种控制器组成：单元控制板和dsp控制器组成，所述dsp控制器采集给定信号和逆变支路输出的电流和电压信号，经pi调节器输出占空比可调的pwm信号，经cpld实现载波移相控制，再光纤输出24路pwm控制信号，控制buck的开关状态，实现对给定信号的实时跟踪，同时直流电源的故障输出信号用于系统保护，dsp控制器可以根据给定
进行电流闭环，同时引入限流和过流保护机制；
13.当输出电流超出额定电流后进行限流保护，若由于负载等其他问题导致限流失效，则进行过流停机保护，即关闭pwm驱动，发出撬棒保护信号，通过双向晶闸管短接负载，同时电源部分与交流电源分断，直流侧进行能量泄放。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述电源故障记录板上设置有rs485串口通讯接口和多组发光二极管，所述多组发光二极管用于指示支路中ipm模块的故障信息，当ipm模块对应的电源机箱出现故障时，发光二极管点亮，并保持。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述整流电源模块光纤板上从下至上依次采集支路中多组整流电源状态，来自单元控制板状态输出光纤，当整流部分软起结束后，光纤亮；当以上光纤信号均正常，最后一组输出光纤亮，其连接至控制器停机信号，表示系统准备好；每个光纤都有对应的发光二极管，二极管亮时表示系统有故障或未准备好。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述主控板上的光纤从下至上设置，第1个光纤接收停机信号来自电源机箱光纤板输出信号，有光时，控制器才能发出pwm的驱动信号，无光时驱动信号封锁；第2个光纤为ready信号，系统启动后，光纤点亮；第3个光纤为撬棒保护输出信号，有光时启动撬棒保护，控制双向晶闸管短接输出负载；第4个光纤为控制模式接收信号，无光表示电流模式，有光表述电压模式。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述机箱的内部从左至右依次设置有主控板、整流电源模块光纤板和四组电源机箱光纤板、电源故障记录板和电源板。
22.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
23.本发明中，系统具有完备的过压、过流、短路和过热保护以及其它常规保护；电源输出端设有快速撬棒保护，系统同时设有软件保护与硬件保护，功率单元模块故障时，应立即封锁控制脉冲，自动退出运行；当系统故障时，所有功率单元模块立即封锁控制脉冲；快速撬棒立即启动，负载及回路的磁场储能迅速转移消耗；直流侧电容同时迅速泄放；交流高压开关断开，系统退出运行，避免了机箱内部元件受损，延长了整体的使用寿命。
附图说明
24.图1示出了根据本发明实施例提供的控制机箱的系统结构结构示意图；
25.图2示出了根据本发明实施例提供的控制机箱的原理结构示意图；
26.图3示出了根据本发明实施例提供的dsp控制器电路结构示意图。
27.图例说明：
28.1、电源板；2、电源故障记录板；3、电源机箱光纤板；4、电源机箱光纤板；5、电源机箱光纤板；6、电源机箱光纤板；7、整流电源模块光纤板；8、主控板。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统，包括机箱、控制系统、触摸屏，急停按钮、基于以太网的plc和ups电源，iter稳态磁场测试平台电源控制机箱系统包括：
31.电源板，电源板为控制器其它板卡提供5v和
±
12v电源；
32.电源故障记录板，电源故障记录板可对电源机箱故障信息进行监测并记录，并可响应串口召唤，上传故障信息；
33.电源机箱光纤板，电源机箱光纤板将主控板发出的pwm驱动控制信号通过光纤发送到电源机箱的控制驱动板，光纤发光表示驱动有效；同时通过光纤采集电源机箱的故障信息，光纤亮表示无故障；
34.整流电源模块光纤板，整流电源模块光纤板采集电源机箱4个ac/dc整流电源状态，并对控制器发出起、停机信号；
35.主控板，该板采集给定信号、电源输出电流和电压信号，可进行电流闭环和电压开环控制。
36.具体的，如图2所示，控制系统由两种控制器组成：单元控制板和dsp控制器组成，dsp控制器采集给定信号和逆变支路输出的电流和电压信号，经pi调节器输出占空比可调的pwm信号，经cpld实现载波移相控制，再光纤输出24路pwm控制信号，控制buck的开关状态，实现对给定信号的实时跟踪，同时直流电源的故障输出信号用于系统保护，dsp控制器可以根据给定进行电流闭环，同时引入限流和过流保护机制；
37.当输出电流超出额定电流后进行限流保护，若由于负载等其他问题导致限流失效，则进行过流停机保护，即关闭pwm驱动，发出撬棒保护信号，通过双向晶闸管短接负载，同时电源部分与交流电源分断，直流侧进行能量泄放；
38.电源故障记录板上设置有rs485串口通讯接口和多组发光二极管，多组发光二极管用于指示支路中ipm模块的故障信息，当ipm模块对应的电源机箱出现故障时，发光二极管点亮，并保持。
39.具体的，如图1所示，整流电源模块光纤板上从下至上依次采集支路中多组整流电源状态，来自单元控制板状态输出光纤，当整流部分软起结束后，光纤亮；当以上光纤信号均正常，最后一组输出光纤亮，其连接至控制器停机信号，表示系统准备好；每个光纤都有对应的发光二极管，二极管亮时表示系统有故障或未准备好，主控板上的光纤从下至上设置，第1个光纤接收停机信号来自电源机箱光纤板输出信号，有光时，控制器才能发出pwm的驱动信号，无光时驱动信号封锁；第2个光纤为ready信号，系统启动后，光纤点亮；第3个光纤为撬棒保护输出信号，有光时启动撬棒保护，控制双向晶闸管短接输出负载；第4个光纤为控制模式接收信号，无光表示电流模式，有光表述电压模式，机箱的内部从左至右依次设置有主控板、整流电源模块光纤板和四组电源机箱光纤板、电源故障记录板和电源板；
40.系统具备现场采集监控计算机同时配置人机交互系统，主要完成对系统的数据采集、处理、存贮、显示及数据传输等工作。包括系统的参数设定，故障查询(每个电源组件的输入过流、输入过欠压、母线电压过欠压、输入过流、过温等)，运行记录，及系统电流跟踪信
号的分配等等；plc控制器与远程上位机通讯，远程监控与诊断计算机位于总控室内，主要接收现场采集的运行数据，同时进行数据处理、存贮、显示，以及故障诊断，并远程控制电源系统的运行；远程监控与诊断计算机位于总控室内，主要接收现场采集的运行数据，同时进行数据处理、存贮、显示，以及故障诊断，并远程控制电源系统的运行。
41.工作原理：系统具有完备的过压、过流、短路和过热保护以及其它常规保护；电源输出端设有快速撬棒保护，系统同时设有软件保护与硬件保护，功率单元模块故障时，应立即封锁控制脉冲，自动退出运行；当系统故障时，所有功率单元模块立即封锁控制脉冲；快速撬棒立即启动，负载及回路的磁场储能迅速转移消耗；直流侧电容同时迅速泄放；交流高压开关断开，系统退出运行。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。