大功率混合式直流开关主电路设计

发布时间：2024-05-19 23:38

　　失超保护开关是超导托卡马克装置磁体电源系统的重要组成部分,用于在超导磁体失超时快速泄放储存在其中的巨大磁场能,对装置的安全运行具有重大意义。当前EAST极向场磁体电源系统的失超保护开关采用机械开关并联熔断器的换流方式,存在开断后不能自动复位,维护量大的缺点,亟待升级改造。而随着电力电子器件技术的发展,混合式直流开关已成为失超保护开关的一大方向。本文的主要工作是开展EAST混合式失超保护开关的可行性分析和主电路设计。首先,本文提出了采用机械开关直接向全控型固态开关换流,并采用二极管桥式整流拓扑以实现固态开关双向通流和关断的电路拓扑设计方案,阐述了其工作原理。该拓扑能充分发挥机械开关通态损耗低,固态开关无弧快速可控关断的优点,并能最大限度地减少全控型器件的使用,控制简单,可节省成本和减小空间。其次,完成了固态开关的电气设计。建立了基于Foster热学网络的器件结温计算模型,通过仿真计算确定了各型半导体器件在开关工况下的通流能力。针对二极管因反向恢复过程而失效的隐患,开展了基本拓扑单元关断试验,确认普通整流二极管适用于开关工况,验证了拓扑设计的可行性。根据仿真计算和试验结果,得出了器件的选型...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＥＡＳＴ极向场磁体布置??

约束、维持和控制，并在此基础上开展聚变能的研究工作。??极向场电源系统是ＥＡＳＴ电源系统的重要组成部分，其负载为１４个相互耦??合的极向场超导磁体，其布置如图１．１所示。其中，７号和９号、８号和１０号??两组磁体串联链接，各用一套电源供电，其余１０个磁体单独供电，因此ＥＡＳＴ??....

图１．２?ＥＡＳＴ极向场电源系统结构原理图??，

同时工作。这种工作模式保证了磁体电流能平稳地从正向过渡到反向。??超导磁体工作时，根据不同的工作阶段和等离子体控制需求，磁体电流的大小??和方向有可能发生变化。极向场电源的负载电流和电压的典型波形如图１．３所??／」、〇??ＳＮＵ??－？?ｉ??—ＷＶ??！?ＧＮＤ??—ｈｒＴ＾....

图１．４当前ＥＡＳＴ的失超保护开关原理电路??

１．２．１当前ＥＡＳＴ失超保护开关原理??当前ＥＡＳＴ的１５?ｋＡ／３?ｋＶ失超保护开关采用机械开关并联熔断器的二级换??流原理，其原理电路图如图１．４所示。该开关以两个串联的机械式快速直流开??关为主保护开关，爆炸开关为后备保护开关，熔断器支路作为二级换流支路与??机械开关支路....

图１．６?ＩＴＥＲ的失超保护开关原理电路??５??

７０?ｋＡ／１０?ｋＶ，对直流开关的设计提出了很高的要求。ＩＴＥＲ最终选择的是机械??开关并联真空开关，依靠电容器组反向放电实现人工过零关断的技术方案，其??原理电路如图１．６所示。??ＳＣ１：?Ｓｎｕｂｂｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??「?Ｉ???Ｈｂｒ３？＇???ＤＲ：?Ｄｉｓｃｈａ....

本文编号：3978624