失超保護開關(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)磁體失超時快速泄放儲存在其中的巨大磁場能,對裝置的安全運行具有重大意義。當前EAST極向場磁體電源系統(tǒng)的失超保護開關(guān)采用機械開關(guān)并聯(lián)熔斷器的換流方式,存在開斷后不能自動復(fù)位,維護量大的缺點,亟待升級改造。而隨著電力電子器件技術(shù)的發(fā)展,混合式直流開關(guān)已成為失超保護開關(guān)的一大方向。本文的主要工作是開展EAST混合式失超保護開關(guān)的可行性分析和主電路設(shè)計。首先,本文提出了采用機械開關(guān)直接向全控型固態(tài)開關(guān)換流,并采用二極管橋式整流拓撲以實現(xiàn)固態(tài)開關(guān)雙向通流和關(guān)斷的電路拓撲設(shè)計方案,闡述了其工作原理。該拓撲能充分發(fā)揮機械開關(guān)通態(tài)損耗低,固態(tài)開關(guān)無弧快速可控關(guān)斷的優(yōu)點,并能最大限度地減少全控型器件的使用,控制簡單,可節(jié)省成本和減小空間。其次,完成了固態(tài)開關(guān)的電氣設(shè)計。建立了基于Foster熱學(xué)網(wǎng)絡(luò)的器件結(jié)溫計算模型,通過仿真計算確定了各型半導(dǎo)體器件在開關(guān)工況下的通流能力。針對二極管因反向恢復(fù)過程而失效的隱患,開展了基本拓撲單元關(guān)斷試驗,確認普通整流二極管適用于開關(guān)工況,驗證了拓撲設(shè)計的可行性。根據(jù)仿真計算和試驗結(jié)果,得出了器件的選型...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＥＡＳＴ極向場磁體布置??

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

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

同時工作。這種工作模式保證了磁體電流能平穩(wěn)地從正向過渡到反向。??超導(dǎo)磁體工作時，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。極向場電源的負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當前ＥＡＳＴ的失超保護開關(guān)原理電路??

１．２．１當前ＥＡＳＴ失超保護開關(guān)原理??當前ＥＡＳＴ的１５?ｋＡ／３?ｋＶ失超保護開關(guān)采用機械開關(guān)并聯(lián)熔斷器的二級換??流原理，其原理電路圖如圖１．４所示。該開關(guān)以兩個串聯(lián)的機械式快速直流開??關(guān)為主保護開關(guān)，爆炸開關(guān)為后備保護開關(guān)，熔斷器支路作為二級換流支路與??機械開關(guān)支路....

圖１．６?ＩＴＥＲ的失超保護開關(guān)原理電路??５??

７０?ｋＡ／１０?ｋＶ，對直流開關(guān)的設(shè)計提出了很高的要求。ＩＴＥＲ最終選擇的是機械??開關(guān)并聯(lián)真空開關(guān)，依靠電容器組反向放電實現(xiàn)人工過零關(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：3978624