失超保護(hù)開(kāi)關(guān)是超導(dǎo)托卡馬克裝置磁體電源系統(tǒng)的重要組成部分,用于在超導(dǎo)磁體失超時(shí)快速泄放儲(chǔ)存在其中的巨大磁場(chǎng)能,對(duì)裝置的安全運(yùn)行具有重大意義。當(dāng)前EAST極向場(chǎng)磁體電源系統(tǒng)的失超保護(hù)開(kāi)關(guān)采用機(jī)械開(kāi)關(guān)并聯(lián)熔斷器的換流方式,存在開(kāi)斷后不能自動(dòng)復(fù)位,維護(hù)量大的缺點(diǎn),亟待升級(jí)改造。而隨著電力電子器件技術(shù)的發(fā)展,混合式直流開(kāi)關(guān)已成為失超保護(hù)開(kāi)關(guān)的一大方向。本文的主要工作是開(kāi)展EAST混合式失超保護(hù)開(kāi)關(guān)的可行性分析和主電路設(shè)計(jì)。首先,本文提出了采用機(jī)械開(kāi)關(guān)直接向全控型固態(tài)開(kāi)關(guān)換流,并采用二極管橋式整流拓?fù)湟詫?shí)現(xiàn)固態(tài)開(kāi)關(guān)雙向通流和關(guān)斷的電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)方案,闡述了其工作原理。該拓?fù)淠艹浞职l(fā)揮機(jī)械開(kāi)關(guān)通態(tài)損耗低,固態(tài)開(kāi)關(guān)無(wú)弧快速可控關(guān)斷的優(yōu)點(diǎn),并能最大限度地減少全控型器件的使用,控制簡(jiǎn)單,可節(jié)省成本和減小空間。其次,完成了固態(tài)開(kāi)關(guān)的電氣設(shè)計(jì)。建立了基于Foster熱學(xué)網(wǎng)絡(luò)的器件結(jié)溫計(jì)算模型,通過(guò)仿真計(jì)算確定了各型半導(dǎo)體器件在開(kāi)關(guān)工況下的通流能力。針對(duì)二極管因反向恢復(fù)過(guò)程而失效的隱患,開(kāi)展了基本拓?fù)鋯卧P(guān)斷試驗(yàn),確認(rèn)普通整流二極管適用于開(kāi)關(guān)工況,驗(yàn)證了拓?fù)湓O(shè)計(jì)的可行性。根據(jù)仿真計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果,得出了器件的選型...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＥＡＳＴ極向場(chǎng)磁體布置??

約束、維持和控制，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展聚變能的研究工作。??極向場(chǎng)電源系統(tǒng)是ＥＡＳＴ電源系統(tǒng)的重要組成部分，其負(fù)載為１４個(gè)相互耦??合的極向場(chǎng)超導(dǎo)磁體，其布置如圖１．１所示。其中，７號(hào)和９號(hào)、８號(hào)和１０號(hào)??兩組磁體串聯(lián)鏈接，各用一套電源供電，其余１０個(gè)磁體單獨(dú)供電，因此ＥＡＳＴ??....

圖１．２?ＥＡＳＴ極向場(chǎng)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖??，

同時(shí)工作。這種工作模式保證了磁體電流能平穩(wěn)地從正向過(guò)渡到反向。??超導(dǎo)磁體工作時(shí)，根據(jù)不同的工作階段和等離子體控制需求，磁體電流的大小??和方向有可能發(fā)生變化。極向場(chǎng)電源的負(fù)載電流和電壓的典型波形如圖１．３所??／」、〇??ＳＮＵ??－？?ｉ??—ＷＶ??！?ＧＮＤ??—ｈｒＴ＾....

圖１．４當(dāng)前ＥＡＳＴ的失超保護(hù)開(kāi)關(guān)原理電路??

１．２．１當(dāng)前ＥＡＳＴ失超保護(hù)開(kāi)關(guān)原理??當(dāng)前ＥＡＳＴ的１５?ｋＡ／３?ｋＶ失超保護(hù)開(kāi)關(guān)采用機(jī)械開(kāi)關(guān)并聯(lián)熔斷器的二級(jí)換??流原理，其原理電路圖如圖１．４所示。該開(kāi)關(guān)以?xún)蓚�(gè)串聯(lián)的機(jī)械式快速直流開(kāi)??關(guān)為主保護(hù)開(kāi)關(guān)，爆炸開(kāi)關(guān)為后備保護(hù)開(kāi)關(guān)，熔斷器支路作為二級(jí)換流支路與??機(jī)械開(kāi)關(guān)支路....

圖１．６?ＩＴＥＲ的失超保護(hù)開(kāi)關(guān)原理電路??５??

７０?ｋＡ／１０?ｋＶ，對(duì)直流開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。ＩＴＥＲ最終選擇的是機(jī)械??開(kāi)關(guān)并聯(lián)真空開(kāi)關(guān)，依靠電容器組反向放電實(shí)現(xiàn)人工過(guò)零關(guān)斷的技術(shù)方案，其??原理電路如圖１．６所示。??ＳＣ１：?Ｓｎｕｂｂｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??「?Ｉ???Ｈｂｒ３？＇???ＤＲ：?Ｄｉｓｃｈａ....

本文編號(hào)：3978624