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EAST 等离子体控制基础 1

EAST 等离子体控制基础 1. 肖炳甲 2008/10/17. 基本知识. 电磁学的基本原理 几大定律 (Biot-Sarvat, Ampere, Faraday, Kirchhoff) 必备常识： 单匝环的磁场，螺管线圈的磁场、直线电流 LRC 电路 同向电流相吸、异向相斥 线圈电流方向的约定： 从上往下看逆时针 基本概念：磁通、自感 / 互感、格林函数、安全因子，磁比压等 基本方程 : Grad-Shafranov 方程 基本方法： 拉普拉斯变换、 PID 、最小二乘、 matlab 控制工具箱 二分法，找准方向，逐步递推 数值模拟.

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EAST 等离子体控制基础 1

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  1. EAST等离子体控制基础1 肖炳甲 2008/10/17

  2. 基本知识 • 电磁学的基本原理 • 几大定律(Biot-Sarvat, Ampere, Faraday, Kirchhoff) • 必备常识： • 单匝环的磁场，螺管线圈的磁场、直线电流 • LRC电路 • 同向电流相吸、异向相斥 • 线圈电流方向的约定：从上往下看逆时针 • 基本概念：磁通、自感/互感、格林函数、安全因子，磁比压等 • 基本方程: Grad-Shafranov 方程 • 基本方法： • 拉普拉斯变换、PID、最小二乘、matlab 控制工具箱 • 二分法，找准方向，逐步递推 • 数值模拟

  3. Tokamak中的力及其平衡 I×B

  4. 等离子体拉长

  5. 等离子体垂直不稳定性 Fzu Fzb

  6. EAST 概述

  7. 与等离子体控制相关的EAST构成 • 线圈/电源（中心螺管、偏滤器线圈、大线圈、快控） • 真空室（双层） • 被动导体（未连） • 限制器 • 偏滤器 • 电磁测量系统FL，RG，BP，霍耳以及其他 • 数据采集 • 控制系统 • 充气系统 • （壁面材料）（抽气系统） • 密度测量系统

  8. ＥＡＳＴ　等离子体基本控制 • 控制对象 • 等离子体位置、电流、形状、刨面、不稳定性。。。 • 控制手段 • 极向场电源＋极向场线圈系统 • 快控线圈＋电源 • 气体控制 • 波…. • 计算机硬件及软件系统 • 测量手段 • 电磁测量（RG，FL， BP…) • 密度测量（HCN,TS) • 其他。。。。

  9. 控制手段：线圈系统

  10. Coil No. Rated current (kA) Max. voltage (kV) load steady voltage (V) R1 (R2) (mΩ) PS1 1 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS2 2 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS3 3 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS4 4 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS5 5 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS6 6 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS7 7 ,9 -14.5~ 14.5 2.4 560 150 PS8 8,10 -14.5~ 14.5 2.4 560 150 PS9 11 -14.5~ 14.5 0.6 280 150 PS10 12 -14.5~ 14.5 0.6 280 150 PS11 13 -14.5~ 14.5 0.26 160 1500 PS12 14 -14.5~ 14.5 0.26 160 1500 ASIPP 控制手段：Parameters of PF Power Supply • Note: • (1) Coil 7 and Coil 9 is in series, they share one power supply, same as Coil 8 and Coil 10. • (2)Max. Voltage is only used as plasma initiation and fast rising. • R1 =R2, it is designed according to the plasma scenario some years ago. They (PS1—PS10) can be respectively changed from zero to above value in step 7.5mΩ, Other (PS11—PS12 ) is in step 50mΩ .

  11. 线圈系统： • PF互感 快控： 被动结构

  12. EAST 等离子体控制中的电磁测量 极向场线圈电流(Rowgowski)：12 等离子体电流(Rogowski, in-/ex-vessel) ：2 磁通环：37 磁探针：38 内部线圈电流：1 控制目标： R ~ 1.8, a~0.4 Ip ~ 0.5 MA (1 MA, 1.5MA) delta 0.3-0.6 k ~ 1.5 – 2.0 DN/SN

  13. 控制方法：PID control • 线圈电流控制 • 电压：开环 • 电流：闭环 • PID参数 • 保护：电压限制、电流限制、电流跟踪限制 • RZIP控制/ISOFLUX • 计算ematrix/RTEFIT • Mmatrix，PID参数 • PF电流电压控制 • 特别：垂直位移 • 。。。

  14. 等离子体控制对象特性：等离子体与线圈间的相互作用等离子体控制对象特性：等离子体与线圈间的相互作用 • 等离子体与控制手段（线圈、被动导体、气体过程等的相互作用） • RZIP模型－最简模型 • （EPMasw040521_MinPlResp.pdf） 更多模型：。。。。

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