本文提出并介绍了欧姆逻辑无环流检测的一种方案--晶闸管整流器全关断检测,并与软件检测和电流互感器检测进行比较分析,最终得出晶闸管全关断检测方案准确可行的结论。全关断的输出信号与上述两种信号进行综合利用,从而准确可靠地实现了欧姆的逻辑无环流控制。

　　1 引言

　　中国环流器2号A(HL—2A)是一个具有偏滤器位形的大型受控核聚变研究装置，其主机由德国ASDEX装置主机主要部件经适当改造而成，其磁场线圈所需的供电系统及其它的配套系统则由我院自行研制。

　　欧姆线圈(OH)在HL—2A中的作用是击穿气体、建立、维持并加热等离子体电流，因而为其供电的欧姆电源在装置实验中起着非常重要的作用。欧姆电源如图1所示,有正负各两组共计四组电源。

　　图1 欧姆电源示意图

　　其中1号和3号整流柜为正组，2号和4号整流柜为负组，正组输出电压1600V，负组800V，两组的输出电流都是30kA。

　　随着实验的深入，实验需求参数的不断提高，就要求实现欧姆电源正负组的无环流运行。欧姆电源的逻辑无环流运行可分为以下几个阶段，正组整流阶段为欧姆线圈充磁，开始放电时正组整流器快速进入逆变段，将气体击穿、维持等离子体电流上升，在正组电流过零后将正组，紧接着负组以整流状态投入工作，继续推动等离子体电流上升并维持平顶，平顶结束后负组以逆变方式控制等离子体电流下降，电流过零后负组，完成一次放电。对实验来讲，要实现逻辑无环流并确保装置的安全，最关键的技术就是欧姆电流的过零检测。

　　为了检测欧姆的过零情况，可靠地实现逻辑无环流控制，对比实际情况，我们开发研制了晶闸管全关断检测电路板。

　　2 几种关断检测方法的比较

　　要实现逻辑无环流的准确稳定运行，最关键的是如何准确判断正组整流器的全关断时刻。因为如果判断关断提前，而实际上正组整流器还没有全关断，这时按设定的逻辑程序就把负组整流器开通，正组整流器和负组整流器之间就会形成大环流，则对电源设备的安全构成严重危害;如果判断关断延后，正组整流器和负组整流器之间切换的死区时间过长，则影响装置放电以至放电失败。

　　全关断检测对电源系统安全和装置放电的稳定有着重要的影响。通常采用检测整流器的直流输出电流是否过零来判断其是否关断，习惯上就叫做过零检测，下面是对几种检测方法的分析和比较。

　　2.1 软件过零检测方法

　　采用直流传感器的信号，经过采集板卡送入计算机，预先设置一个比较值，通过程序来比较，在检测到电流值小于这个值的时候，则认为过零，由于大电流传感器测量精度的局限性和现场干扰严重，容易造成误判，而且过零检测程序与复杂的装置放电控制程序编在一起，只检测次过零，在电流出现波动时，它不能判断再过零，如图2所示。

　　图2 软件检测过零时电流出现波动时过零判断示意图

　　其中Utk2-OH为软件检测过零信号，I-OH为欧姆电源电流，因为互感器测量方向接反，所以欧姆电流显示为负(下同)。当过零信号反转时，实际上还有一定电流，整流器并没有真正关断，且处于续流状态。如果放电正常，通过软件延时适当时间，可以控制在正组整流器真正关断时再开通负组整流器，其转换死区时间的长短取决于传感器的测量精度和程序速度。但如果放电不正常，正好在过零信号反转，软件延时时，等离子体电流破裂，其能量耦合到欧姆原边，正组电流增加，续流时间增长，软件又只检测出一个过零点，如果在软件延时(固定值)结束后开通负组整流器，此时正组整流器还在续流，将产生环流。

　　采用直流传感器的信号，经过采集板卡送入计算机，预先设置一个比较值，通过程序来比较，在检测到电流值小于这个值的时候，则认为过零，由于大电流传感器测量精度的局限性和现场干扰严重，容易造成误判，而且过零检测程序与复杂的装置放电控制程序编在一起，只检测次过零，在电流出现波动时，它不能判断再过零，如图2所示。其中Utk2-OH为软件检测过零信号，I-OH为欧姆电源电流，因为互感器测量方向接反，所以欧姆电流显示为负(下同)。

　　当过零信号反转时，实际上还有一定电流，整流器并没有真正关断，且处于续流状态。如果放电正常，通过软件延时适当时间，可以控制在正组整流器真正关断时再开通负组整流器，其转换死区时间的长短取决于传感器的测量精度和程序速度。但如果放电不正常，正好在过零信号反转，软件延时时，等离子体电流破裂，其能量耦合到欧姆原边，正组电流增加，续流时间增长，软件又只检测出一个过零点，如果在软件延时(固定值)结束后开通负组整流器，此时正组整流器还在续流，将产生环流。