【摘 要】
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中性束注入加热是核聚变装置中物理机制最清晰、加热效果最明显的辅助加热方式，是实现等离子体外部加热和电流驱动的重要手段。东方超环(EAST)核聚变实验装置装备有NBI-1和NBI
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中性束注入加热是核聚变装置中物理机制最清晰、加热效果最明显的辅助加热方式，是实现等离子体外部加热和电流驱动的重要手段。东方超环(EAST)核聚变实验装置装备有NBI-1和NBI-2两套中性束注入器用于等离子体辅助加热，总共配备有四套相同的中性束电源系统，NBI电源系统是EAST-NBI系统最关键的子系统之一，其安全可靠稳定运行与整个NBI系统的运行密切相关。针对目前NBI电源系统在百秒量级长脉冲运行下，各电源设置位置相对离子源较远、故障状态数量众多、实验大厅电磁干扰严重等复杂情况，提出了实时监测各套电源设备的故障状况以及在线输出参数波形的研究课题。 本课题设计了一个基于FPGA、百兆以太网和C#用户终端的全光纤组网实时故障态监测系统。由基于FPGA的故障信号采集端和模拟信号采集端，对各套电源的故障状态以及输出波形参数进行实时采集，全光纤组网并通过以太网与上位机进行通讯。编写了基于C#语言的用户端界面，以实现对电源系统故障状态和参数的实时采集和远程监测。 本文首先对目前运行人员较为关注的信号进行了统计和研究，明确了中性束电源实时故障态监测系统的设计要求，针对性的提出了中性束电源故障态实时监测系统的整体设计方案，同时提出了系统软件及硬件设计的具体功能和技术指标。根据总体框架，进行了硬件系统设计，并对其中涉及的核心元器件进行了选型，对系统的各个功能电路进行了设计。制定了上下位机间通讯协议，利用SOPC技术对基于FPGA的数据采集端进行采集和通讯相关功能的开发，并使用C#语言编写用户终端程序，设计监测系统用户界面。最后提出了中性束电源实时故障态监测系统的具体工程设计方案。本课题在EAST-NBI电源大厅现场对电源系统进行了故障状态实时监测和输出参数波形在线监测两个方面功能的测试和验证，实验结果均达到了预期设计目标。
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