本文提出并介紹了歐姆邏輯無環流檢測的一種方案--晶閘管整流器全關斷檢測,并與軟件檢測和電流互感器檢測進行比較分析,最終得出晶閘管全關斷檢測方案準確可行的結論。全關斷的輸出信號與上述兩種信號進行綜合利用,從而準確可靠地實現了歐姆的邏輯無環流控制。

　　1 引言

　　中國環流器2號A(HL—2A)是中國第一個具有偏濾器位形的大型受控核聚變研究裝置，其主機由德國ASDEX裝置主機主要部件經適當改造而成，其磁場線圈所需的供電系統及其它的配套系統則完全由我院自行研制。

　　歐姆線圈(OH)在HL—2A中的作用是擊穿氣體、建立、維持并加熱等離子體電流，因而為其供電的歐姆電源在裝置實驗中起著非常重要的作用。歐姆電源如圖1所示,有正負各兩組共計四組電源。

　　圖1 歐姆電源示意圖

　　其中1號和3號整流柜為正組，2號和4號整流柜為負組，正組輸出電壓1600V，負組800V，兩組的輸出電流都是30kA。

　　隨著實驗的深入，實驗需求參數的不斷提高，就要求實現歐姆電源正負組的無環流運行。歐姆電源的邏輯無環流運行可分為以下幾個階段，正組整流階段為歐姆線圈充磁，開始放電時正組整流器快速進入逆變段，將氣體擊穿、維持等離子體電流上升，在正組電流過零后將正組封鎖，緊接著負組以整流狀態投入工作，繼續推動等離子體電流上升并維持平頂，平頂結束后負組以逆變方式控制等離子體電流下降，電流過零后封鎖負組，完成一次放電。對實驗來講，要實現邏輯無環流并確保裝置的安全，最關鍵的技術就是歐姆電流的過零檢測。

　　為了檢測歐姆的過零情況，可靠地實現邏輯無環流控制，對比實際情況，我們開發研制了晶閘管全關斷檢測電路板。

　　2 幾種關斷檢測方法的比較

　　要實現邏輯無環流的準確穩定運行，最關鍵的是如何準確判斷正組整流器的全關斷時刻。因為如果判斷關斷提前，而實際上正組整流器還沒有全關斷，這時按設定的邏輯程序就把負組整流器開通，正組整流器和負組整流器之間就會形成大環流，則對電源設備的安全構成嚴重危害;如果判斷關斷延后，正組整流器和負組整流器之間切換的死區時間過長，則影響裝置放電以至放電失敗。

　　全關斷檢測對電源系統安全和裝置放電的穩定有著重要的影響。通常采用檢測整流器的直流輸出電流是否過零來判斷其是否關斷，習慣上就叫做過零檢測，下面是對幾種檢測方法的分析和比較。

　　2.1 軟件過零檢測方法

　　采用直流傳感器的信號，經過采集板卡送入計算機，預先設置一個比較值，通過程序來比較，在檢測到電流值小于這個值的時候，則認為過零，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現場干擾嚴重，容易造成誤判，而且過零檢測程序與復雜的裝置放電控制程序編在一起，只檢測第一次過零，在電流出現波動時，它不能判斷再過零，如圖2所示。

　　圖2 軟件檢測過零時電流出現波動時過零判斷示意圖

　　其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號，I-OH為歐姆電源電流，因為互感器測量方向接反，所以歐姆電流顯示為負(下同)。當過零信號反轉時，實際上還有一定電流，整流器并沒有真正關斷，且處于續流狀態。如果放電正常，通過軟件延時適當時間，可以控制在正組整流器真正關斷時再開通負組整流器，其轉換死區時間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度。但如果放電不正常，正好在過零信號反轉，軟件延時時，等離子體電流破裂，其能量耦合到歐姆原邊，正組電流增加，續流時間增長，軟件又只檢測出一個過零點，如果在軟件延時(固定值)結束后開通負組整流器，此時正組整流器還在續流，將產生環流。

　　采用直流傳感器的信號，經過采集板卡送入計算機，預先設置一個比較值，通過程序來比較，在檢測到電流值小于這個值的時候，則認為過零，由于大電流傳感器測量精度的局限性和現場干擾嚴重，容易造成誤判，而且過零檢測程序與復雜的裝置放電控制程序編在一起，只檢測第一次過零，在電流出現波動時，它不能判斷再過零，如圖2所示。其中Utk2-OH為軟件檢測過零信號，I-OH為歐姆電源電流，因為互感器測量方向接反，所以歐姆電流顯示為負(下同)。

　　當過零信號反轉時，實際上還有一定電流，整流器并沒有真正關斷，且處于續流狀態。如果放電正常，通過軟件延時適當時間，可以控制在正組整流器真正關斷時再開通負組整流器，其轉換死區時間的長短取決于傳感器的測量精度和程序速度。但如果放電不正常，正好在過零信號反轉，軟件延時時，等離子體電流破裂，其能量耦合到歐姆原邊，正組電流增加，續流時間增長，軟件又只檢測出一個過零點，如果在軟件延時(固定值)結束后開通負組整流器，此時正組整流器還在續流，將產生環流。