J-TEXT托卡马克扰动场直流脉冲电源的研制

发布时间：2021-07-18 18:59

　　在基于托卡马克的受控核聚变研究中,由于撕裂模会导致锁模和大破裂,影响装置的稳定运行,所以对撕裂模的控制是当今聚变领域的研究热点之一。经研究发现,利用扰动磁场实时反馈控制撕裂模可以使撕裂模加速和稳定,这种方法要求扰动磁场施加在撕裂模实时转动的固定相位区间,也要求用于产生这种扰动磁场的供电电源具有快速上升沿和下降沿,并且频率和占空比能随时可变,实现撕裂模相位的实时跟踪。为了在J-TEXT装置上验证这种控制撕裂模的新方法,本文研制了给扰动场线圈供电的直流脉冲电源,用于产生满足物理实验要求的扰动磁场。本文基于J-TEXT托卡马克实时反馈控制撕裂模实验的需求,并结合随机扰动场电源和经典的buck斩波电路的工作原理,提出了具有快速上升沿和下降沿的直流脉冲电源的主电路拓扑。该拓扑利用被充好电的大电感和其续流回路构成电流源,通过IGBT的快速切换实现电流的快速爬升,构建放电时间常数很小的泄放支路来实现电流的快速下降。本文将电源的工作原理分成四个阶段进行了分析。针对小寄生电感的大功率电阻的研制问题,本文成功实现了从镍铬合金电阻到石墨电阻的优化。为了吸收由实际电路中寄生电感引起的IGBT关断尖峰电压,本文... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

J-TEXT扰动场线圈空间分布及线圈结构示意图

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文DRMP 线圈串联谐振的工作原理，在 1~6 kHz 频率范围内可向 DRMP 线圈提供最大幅值为 5kA 的正弦电流[32,33]。根据三套电源的供电特点，分析可知，两套直流电源因其电力电子变流器件为晶闸管，电源的快速性难以满足反馈控制撕裂模实验的需求，交流电源虽其电力电子器件的开关频率满足要求，但是该电源只能在一炮实验中实现定频的串联谐振，难以实现直流变频，故 J-TEXT 装置上现有的三套扰动场线圈电源均难以满足反馈控制撕裂模实验对电源提出的新要求。因此，此次在 J-TEXT 装置上展开利用扰动磁场实时反馈控制撕裂模的实验研究，需要研制出一种具有快速上升沿和下降沿、频率和占空比可变的直流脉冲电源，给 DRMP 线圈供电。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2 直流脉冲电源原理分析TEXT 随机扰动场电源的介绍XT 随机扰动场电源主要给装置上五组串联的 SRMP 线圈供电，为生幅值为 7kA、平顶为 50ms 的准梯形电流波形，电源基于斩波器行了拓扑设计，该电源的主电路拓扑如图 2-1 所示，其中每个晶闸只并联，并且为了达到均流效果，并联时每个管子串联了一个 16，故并联的四个管子可等效为单管串联了一个 4μH 的电感。主电电容 C 则由充电机充电，最高可充电至 400V。各个主要元件的。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]SiC肖特基二极管在大功率PFC中的应用[J]. 孔庆刚,金立军.  电力电子技术. 2007(09)
[3]基于反向开关晶体管的重复频率脉冲电流源[J]. 王海洋,何小平,徐燕.  强激光与粒子束. 2007(06)
[4]镍铬合金薄膜的研究进展[J]. 周继承,田莉.  材料导报. 2005(07)
[5]HT-7U装置极向场电源变流系统的研制[J]. 高格,傅鹏,汤伦军,王林森.  核聚变与等离子体物理. 2005(02)
[6]电子元件与材料[J]. 曲喜新.  电子元件与材料. 2000(04)
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博士论文
[1]J-TEXT托卡马克动态共振磁扰动线圈电源系统的研究与实现[D]. 易斌.华中科技大学 2015
[2]J-TEXT托卡马克外加共振扰动场对撕裂模影响的研究[D]. 饶波.华中科技大学 2013

硕士论文
[1]感性负载的陡脉冲电流源研究[D]. 李俊领.重庆大学 2014
[2]J-TEXT托卡马克装置随机扰动磁场系统的建立[D]. 施文丰.华中科技大学 2011
[3]梯形脉冲电流源的研究[D]. 常承志.重庆大学 2010



本文编号：3290172