等離子體破裂是托卡馬克裝置運行中不可避免的問題,可能會對裝置內(nèi)部件造成嚴(yán)重?fù)p壞,J-TEXT是華中科技大學(xué)的一臺現(xiàn)役中型常規(guī)托卡馬克裝置,非常適合開展等離子體破裂相關(guān)的實驗研究。J-TEXT上正在探索研究一種全新的基于等離子體破裂電磁能量轉(zhuǎn)移的破裂防護(hù)方法,這種方法在破裂時將電磁能量轉(zhuǎn)移到裝置外面進(jìn)行吸收處理,減少沉積在真空室內(nèi)部的能量來實現(xiàn)破裂防護(hù)的效果。能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)由能量轉(zhuǎn)移線圈、開關(guān)、能量處理裝置三個部分組成,開關(guān)在裝置正常放電時斷開,不影響正常放電,在等離子體破裂時開關(guān)迅速導(dǎo)通,把能量處理裝置和能量轉(zhuǎn)移線圈連通,將破裂電磁能量轉(zhuǎn)移到裝置外部吸收處理。開關(guān)是能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,其性能及可靠性對實現(xiàn)破裂電磁能量轉(zhuǎn)移至關(guān)重要,現(xiàn)有的開關(guān)不能完全滿足能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)運行的特殊功能需求,需要對其開關(guān)進(jìn)行設(shè)計和研制。本文針對能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的需求開展其開關(guān)的設(shè)計和研究工作,具體內(nèi)容如下:根據(jù)J-TEXT裝置破裂電磁能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的運行參數(shù),設(shè)計了一種具有新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)合開關(guān),并確定了此開關(guān)的電氣參數(shù):能夠可靠隔離1kV電壓、短時通流能力達(dá)到20kA(10ms)、導(dǎo)通時間小于1ms。該復(fù)合開關(guān)將機(jī)械開關(guān)與電力電子開關(guān)進(jìn)行串聯(lián),根據(jù)其參數(shù)要求,選擇了型號為CNF3-1250A/3600V的真空接觸器與型號為5STF 28H2060的快速晶閘管。在此基礎(chǔ)之上,設(shè)計了具備兩種運行模式的控制單元,一種模式通過分析采集到的信號波形輸出相應(yīng)的控制信號;另一種模式則由中控機(jī)直接給出控制信號。然后使用MATLAB/SIMULINK仿真軟件對開關(guān)進(jìn)行了基于波形分析控制方案的仿真分析,開關(guān)能夠準(zhǔn)確動作。最后完成了對能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)的研制,并對其進(jìn)行了實驗測試,測試結(jié)果滿足設(shè)計要求。目前,本文所設(shè)計和研制的能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)已經(jīng)投入應(yīng)用,在J-TEXT裝置上成功開展了等離子體破裂電磁能量轉(zhuǎn)移實驗。實驗結(jié)果表明,該開關(guān)能夠可靠工作,為能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的可靠運行提供了保障。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL631.24
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 開關(guān)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容
2 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)方案設(shè)計
    2.1 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)需求分析
    2.2 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)方案設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
3 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)控制單元設(shè)計
    3.1 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)控制單元需求分析
    3.2 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)控制單元設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
4 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)仿真測試與分析
    4.1 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)仿真分析
    4.2 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)性能測試
    4.3 能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)在裝置上的應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2846284