磁約束聚變裝置變流系統(tǒng)將交流電能轉(zhuǎn)換為可控的直流電壓/電流傳輸給裝置內(nèi)部磁體,從而實現(xiàn)等離子體的產(chǎn)生、約束、維持、加熱以及等離子體電流、位置、形狀、分布和破裂的控制。隨著托卡馬克電源功率的提高,運行模式的復雜,變流器運行過程中產(chǎn)生大量頻譜復雜的非特征諧波,而絕大多數(shù)特征次諧波已經(jīng)得到了有效抑制,過去常被忽略的非特征次如低次諧波、間諧波對系統(tǒng)產(chǎn)生越來越大的危害。如EAST裝置在近些年的運行過程中觀察到了幅值較大的二次諧波,遠超國標限值。本文針對聚變電源系統(tǒng)出現(xiàn)的低次諧波和低頻諧振現(xiàn)象,提出了一種諧振抑制型混合濾波方案,詳細分析了其拓撲結(jié)構(gòu)、深入研究了其控制策略并研制了試驗實驗平臺,驗證了提出方案的可行性,給大科學裝置的應用提供了現(xiàn)實參考。本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:(1)詳細分析了多種有源濾波器注入無源的方式,結(jié)合系統(tǒng)穩(wěn)定性、可行性和經(jīng)濟性等多方面因素,依據(jù)聚變低頻諧波發(fā)射和傳導機理,提出了一種基于系統(tǒng)阻抗映射機理的新型諧振式混合有源濾波方案,建立了頻帶阻尼控制的數(shù)學模型,突破了無源濾波易諧振、有源濾波應用高壓難的制約,同時解決了低次諧波和低頻諧振抑制的問題。(2)通過對不同控制策略的...

【文章來源】： 中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
        1.1.1 聚變領(lǐng)域低次諧波問題
        1.1.2 聚變領(lǐng)域低頻抑制現(xiàn)狀
    1.2 低頻混合濾波的必要性及意義
    1.3 混合有源濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 課題研究的難點和特殊性
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 低頻混合濾波裝置結(jié)構(gòu)與原理研究
    2.1 系統(tǒng)低頻諧波發(fā)射傳導特性
        2.1.1 EAST電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
        2.1.2 EAST電源二次諧波發(fā)射典型現(xiàn)象
        2.1.3 EAST電源二次諧波傳導機理
        2.1.4 ITER諧振頻率與諧波電流系數(shù)預測
    2.2 有源濾波裝置拓撲結(jié)構(gòu)
        2.2.1 APF單獨使用拓撲
        2.2.2 APF混聯(lián)型拓撲
    2.3 低頻混合濾波裝置基本原理
        2.3.1 混聯(lián)裝置電路模型
        2.3.2 逆變單元拓撲結(jié)構(gòu)
        2.3.3 輸出濾波器拓撲結(jié)構(gòu)
        2.3.4 直流穩(wěn)壓單元拓撲結(jié)構(gòu)
    2.4 混聯(lián)裝置參數(shù)諧振特性優(yōu)化
        2.4.1 注入支路參數(shù)設(shè)計
        2.4.2 耦合變壓器參數(shù)設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第3章 低頻混合濾波裝置控制方法研究
    3.1 系統(tǒng)控制策略設(shè)計
        3.1.1 APF受控為電壓源
        3.1.2 APF受控為電流源
        3.1.3 多參考復合矢量控制
    3.2 系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析
        3.2.1 根據(jù)電網(wǎng)諧波電流控制
        3.2.2 根據(jù)所有無源支路電流控制
        3.2.3 根據(jù)多參考復合矢量控制
    3.3 控制參量'K'優(yōu)化
        3.3.1 串聯(lián)滯后校正
        3.3.2 串聯(lián)滯后-超前校正
    3.4 指定次分頻無靜差控制實現(xiàn)方式分析
        3.4.1 傳統(tǒng)PI控制
        3.4.2 廣義積分迭代控制
        3.4.3 分頻無靜差控制
    3.5 直流側(cè)電壓控制方案分析
        3.5.1 交直流PI控制穩(wěn)壓
        3.5.2 直流充電機四線制控制方法
    3.6 本章小結(jié)
第4章 低次諧波快速檢測算法研究
    4.1 EAST磁體電源低次諧波測量評估
        4.1.1 變流器低次諧波歸集
        4.1.2 基于多譜線插值的DFT諧波分析法
    4.2 基于坐標變換的諧波檢測算法
        4.2.1 坐標變換的相關(guān)概念
        4.2.2 瞬時無功理論相關(guān)概念
        4.2.3 瞬時無功檢測的局限
    4.3 綜合型諧波檢測算法
        4.3.1 改進型PR帶阻環(huán)節(jié)
        4.3.2 改進型數(shù)字帶通濾波環(huán)節(jié)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 混合濾波裝置實驗平臺研制與試驗
    5.1 諧波源設(shè)計輸入
        5.1.1 諧波電流發(fā)射能力
        5.1.2 非平穩(wěn)信號構(gòu)造
    5.2 實驗平臺電網(wǎng)條件
    5.3 平臺試驗裝置
        5.3.1 無源濾波單元
        5.3.2 有源濾波單元
        5.3.3 直流充電單元
        5.3.4 數(shù)字控制單元
    5.4 平臺測試試驗
        5.4.1 諧波源試驗測試
        5.4.2 裝置諧振抑制能力測試
        5.4.3 裝置諧波抑制能力測試
        5.4.4 裝置動態(tài)響應性能測試
    5.5 混合濾波方案在EAST電源系統(tǒng)的應用仿真
    5.6 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)和展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3530046