大功率交流恒流电源的研究
本文关键词: 超导磁体 交流恒流 三相电压型整流器 单相逆变器 通信 保护 出处:《华中科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:超导磁体交流损耗是衡量超导磁体性能的重要指标之一,交流损耗过大不仅增加了超导磁体制冷系统的负担,而且会使超导磁体失稳,同时还影响超导磁体的运行效率和经济性。本文根据交流损耗测量研究的需要,设计和研制了一套超导磁体用大功率交流恒流电源及其控制系统。 本文在分析现有测量超导磁体交流损耗的恒流源研究现状的基础上,针对超导磁体的交流损耗测量系统的电压电流等指标要求,完成了电源主电路结构和控制系统的设计。电源主电路采用AC/DC/AC电路拓扑,前级电路为三相电压型整流器,用以维持直流母线电压的稳定;后级电路为单相逆变器,输出恒定且可调大小的正弦电流。控制系统在分析电路原理及其数学模型的基础上,,采用电压电流双环控制和输出电流单环反馈控制策略,基于DSP数字控制器进行了电源控制系统的设计与实现,重点设计了电源的通信与保护系统,包括远程通信与本地通信、硬件保护与软件保护等。根据系统设计方案,建立了整个电源的仿真模型,在仿真分析的基础上,设计并优化了电路参数,完成了电源系统的研制并进行了实验测试。仿真和实验结果证明,本文所设计的大功率交流恒流源能达到预期的效果,实现20-200A可控正弦交流电流输出。 本文研究的大功率交流恒流电源系统为高温超导损耗测量提供了很好的实验平台,对开展超导磁体技术研究与应用具有重大的意义。
[Abstract]:Ac loss of superconducting magnets is one of the most important indexes to measure the properties of superconducting magnets. High AC losses not only increase the burden of superconducting magnets refrigeration system, but also make superconducting magnets unstable. At the same time, the operation efficiency and economy of superconducting magnets are affected. According to the need of AC loss measurement, a set of high power AC constant current power supply and its control system for superconducting magnets are designed and developed in this paper. Based on the analysis of the current situation of the current constant current source for measuring AC loss of superconducting magnets, this paper aims at the requirements of voltage and current in the AC loss measurement system of superconducting magnets. The structure of the main circuit and the control system are designed. The main circuit of the power supply adopts AC/DC/AC topology and the front circuit is a three-phase voltage source rectifier to maintain the stability of the DC bus voltage. The control system is based on the analysis of circuit principle and mathematical model. Voltage and current double loop control and output current single loop feedback control strategy are used to design and implement the power supply control system based on DSP digital controller. The communication and protection system of power supply is mainly designed. According to the system design scheme, the simulation model of the whole power supply is established. Based on the simulation analysis, the circuit parameters are designed and optimized. The power supply system has been developed and tested. The simulation and experimental results show that the high power AC constant current source designed in this paper can achieve the desired results. The output of 20-200A controlled sinusoidal AC current is realized. The high power AC constant current power supply system studied in this paper provides a good experimental platform for the measurement of HTS loss. It is of great significance for the research and application of superconducting magnets.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN86
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本文编号:1442260
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