NNBI射頻功率源輸出功率控制系統設計

王 釗 王明偉 雷 濤 白建軍 葛 銳

1（陜西科技大學 電子信息與人工智能學院 西安 710021）

2（陜西循天廣播技術有限公司 咸陽 712000）

中國聚變工程實驗堆（China Fusion Engineering Test Reactor，CFETR）是實現中國核聚變能商業堆過程中的重要研究項目［1］。中性束注入加熱系統是CFETR的重要組成部分［2］，隨著聚變等離子體性能的不斷提高，中國現有的中性束注入系統已經無法滿足需求［3］，因此，CFETR中性束注入加熱系統將采用新型負離子源，即負離子源中性束注入系統（Negative Ion Based Neutral Beam Injection System，NNBI）［4］。NNBI系統是一個復雜而龐大的大科學系統工程，涉及多種技術設備，射頻功率源為其中負責等離子體激發部分的關鍵技術設備［5］。射頻功率源是可以產生固定頻率的正弦波、具有一定頻率的高頻激勵源，主要由射頻信號源、射頻功率放大器及阻抗匹配器組成，是等離子體配套激勵源［6］。因CFETR NNBI設備參數要求的提高，配套的射頻功率源也需要優化提升輸出功率的精度和穩定性。NNBI射頻功率源目前由中國科學院合肥物質科學院委托陜西科技大學和陜西循天廣播技術有限公司聯合研制。

射頻功率源是一個大滯后系統，其輸出功率存在較高的動態性和滯后性，傳統射頻功率源功率控制方法存在控制精度較低，輸出功率穩定性差等問題［7］。為了滿足CFETR NNBI系統中等離子體激發過程對射頻功率源輸出功率的穩定性與控制精度方面的高指標要求，本文采用ARM+CPLD（Advanced RISC Machine+Complex Programmable Logic Device）雙核控制結構替代單核單片機控制；采用基于模塊化功率放大器合成技術的數字化功率控制方法替代模擬功率控制；……