核反应堆棒控电源电路仿真与优化

发布时间：2021-11-10 00:36

　　棒控电源是核电站反应堆燃料棒的驱动机构的电源,核电站内的棒控电源柜通常与驱动机构相距较远,通过电缆相连接。为了提高设备的集成度,棒控电源柜中多个直流斩波模块共用一个整流模块,这种设计大大增加了直流母线的长度。直流母线和电缆的分布电感和分布电容,会产生电压过冲、增加开关损耗、产生高频振荡,并对电源控制产生巨大干扰。通过对电源电路的分析,计算直流母线的分布电感和电缆的分布电容,建立棒控电源系统PSIM仿真模型,得到了与样机测试波形近似的仿真结果。然后提出了减小直流母线分布电感的优化方法,经理论推导和仿真验证,可有效改善高频振荡和电压过冲等问题,显著提高电路性能指标。 

【文章来源】：核技术. 2020,43(09)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

负载电流时序波形

驱动机构电源模块主电路拓扑结构如图2所示。IGBT调制管VT1与续流二极管VD2构成直流斩波电路，控制电路通过调节脉宽调制信号（Pulse Width Modulation,PWM）的占空比控制输出电流的大小。IGBT选通管VT2控制输出电流的时序，当VT2关断时，VT1也同时关断，驱动机构线圈的电流VD1、滤波电容、VD2形成续流回路，线圈电感储能反充给滤波电容，使线圈电流迅速下降。这不但加快了驱动机构模式切换的速度，也大大缩短棒控电源的关断保护时间。1.2 待解决问题

为了解决以上问题，本文首先对直流母线电缆进行建模分析，提出了将单芯电缆拆分为多芯电缆来减小分布电感的方法，从而减小IGBT调制管电压过冲和高频振荡的问题；然后分析了负载电缆分布电感和分布电容对输出电流纹波的影响；最后通过电路建模，仿真验证了上述分析的正确性。图4 负载电流波形

【参考文献】：
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本文编号：3486219