中性束注入器用串联高压缓冲器优化设计

为了优化中性束注入器(NBI)用高压缓冲器的布局,分析了缓冲器结构设计参数和缓冲器性能的相互关系,并通过等效电路仿真模型修正了缓冲器放电峰值电流经验公式,得到了不同激励信号下串联高压缓冲器在高频脉冲放电情况下的特性,最后,在高压缓冲器理论分析和仿真分析的基础上,对设计的非晶缓冲器和Deltmax缓冲器串联高压测试件进行了短路放电测试,得到了短路放电瞬间串联缓冲器的分压和回路的放电电流。放电实验结果表明,黑色非晶缓冲器感应电压频率响应比较快,Deltmax缓冲器可以消耗更多的故障电流能量,非晶缓冲器和Deltmax缓冲器这2种不同直流缓冲器的串联能够有效地抑制高压直流故障短路电流并吸收故障电能。     

EAST中性束注入器打火保护的缓冲器设计

为了保护国家重大科学工程超导托卡马克聚变实验装置(EAST)的中性束注入器在高压打火故障时免受损坏,设计了一种简单可靠的缓冲器(snubber),它是一种不需要偏置电源电路的无源保护单元,而且采用空心变压器以避免铁心缓冲器带来的饱和限制,使设计简化。设计时首先分析放电回路并利用状态方程求解其等效电路。再根据已知的EAST中性束注入(NBI)电源的系统参数分析L、R、C对解的影响从而确定snubber优化的模型参数。通过放电回路的PSPICE建模仿真放电过程的结果与上面计算结果一致。设计的snubber经L、R和C的合理匹配满足了不同的传输线长度和不同杂散电容的NBI电源系统,具有工程应用价值。     

高压直流缓冲器的建模分析及应用

高压直流缓冲器是一种类变压器的直流短路电流抑制装置,结合高压直流断路器可有效地抑制、切断直流输电系统中的短路电流。首先基于高压直流缓冲器的等效电路,采用非线性电阻和非线性电感并联的方法建立其等效模型;接着对高压直流缓冲器的工作性能进行了实验验证和仿真验证,结果表明高压直流缓冲器能够有效地抑制短路电流的峰值和燃弧时间;然后对高压直流缓冲器的非线性等效电路进行动态响应分析,分析结果表明高压直流缓冲器只有工作于过阻尼状态才能有效地抑制短路电流;最后结合高压直流缓冲器和高压直流断路器,提出一种混合式高压直流短路保护方案,并对其可行性进行了分析。     

非线性变压器理论在高压直流故障电流限制器中的应用研究

高压直流故障电流限制器(fault current limiter,FCL)是先进超导托卡马克装置系统中用于抑制短路电流,保护中性束注入系统的一种类变压器装置。文中从变压器铁心叠片的涡流损耗特性出发,采用分段线性插值的方法对FCL非线性磁滞回线模型进行优化,推导出非线性激磁电阻与电感的并联模型。通过仿真及实验的对比分析,结果表明优化磁滞回线模型仿真波形与试验结果吻合度高,短路电流抑制效果良好。     

中性束注入强流离子源放电电源及其时序控制

中性束注入是磁约束核聚变装置中加热等离子体最有效方法之一。为了建设完善中国环流器2号A装置1MW中性束注入器系统,对大功率强流离子源所需的弧放电电源、束线引出电源、辅助电源及控制时序等进行了设计研制。设计中采用了DSP控制技术、电流快速转移技术、IGBT串联调制器技术、高频开关电源技术、磁缓冲器技术以及工业以太网等诸多...     

EAST中性束注入用直流高压缓冲器磁滞模型分析

直流高压缓冲器是国家大科学工程先进实验超导托卡马克(EAST)中性束注入(NBI)系统中保护强流离子源的重要装置。为设计高可靠性的直流高压缓冲器,在Fink、Baker和Owen(简称F-B-O)直流高压缓冲器采用时变等效电阻而忽略并联电感的模型基础上,结合平行四边形磁滞模型,建立了时变等效电阻和电感并联的模型,推导出时变等效电感随饱和深度的解析式,并建立了相应的仿真模型。仿真结果与实测结果基本符合,修正后的模型在30kV以下低电压作用下与F-B-O原模型符合,在30～80kV电压作用下,随着铁芯叠片饱和深度逐渐升高,时变等效电感作用引起的故障电流比理论计算值高10%～30%。     

一种新型滤波用直流电抗器的原理与设计

普通的直流电抗器体积和重量较大,严重制约着开关电源的小型化,并且线圈中所通过的电流是单方向的直流电流,随着线圈电流的增加,铁心的磁通密度逐渐趋向饱和,如果在磁路上加一个直流偏置,就会减小磁路上总的磁势,降低铁心中磁通密度的饱和程度。阐述了永磁偏置直流电抗器的工作原理,对该电抗器的磁路进行了线性解析与设计,并通过实验进行了验证。     

断路器相控开断短路电流智能控制装置研究

针对高压断路器相控开断短路电流,设计了基于可编程逻辑器件FPGA和数字信号处理器DSP的断路器智能控制装置。该装置采用FPGA完成遵循IEC61850-9-2LE协议的采样值报文实时接收和硬件解码,通过时钟同步技术减少采样值报文网络传输延时对短路电流相控开断性能的影响。对接收的采样值信号,应用自适应数据窗LMS算法实现短路电流特征参数快速提取,基于Pade逼近实现故障电流趋势的准确预测,采用二分法搜索有效零点获取最佳开断区间。建立测试平台对智能装置和算法进行验证,结果表明,设计的装置能实时准确地预测短路电流最佳开断点,为相控开断短路电流提供保障。     

DNB高压电源CROWBAR系统研究

为在中性束诊断(DNB)系统打火等严重故障时及时撤除高压以保护系统设备和人员安全,分析了撬棒(CROWBAR)保护系统作为HT-7托卡马克DNB系统高压电源最关键的后备保护系统,针对DNB系统50 kV的高压和恶劣的电磁环境,用大功率引燃管组成的撬棒保护系统并联在DNB高压电源上,故障时导通引燃管将高压电源直接对地短路泄放能量,保护DNB系统设备。通过分析引燃管的参数和触发特点设计的新引燃管触发电路和通过串联水电阻以限制短路电流的方法解决了撬棒保护动作时产生的短路大电流干扰其他电子设备引起的元器件损坏。测试实验和HT-7托卡马克上的DNB实验都表明撬棒系统工作时对周边设备的干扰大大降低,没有造成元器件损坏,该撬棒系统运行可靠稳定,能够满足HT-7和EAST对DNB系统的运行要求。     

高频脉冲激励下磁滞回线动态测量装置的设计及分析

为测试铁磁材料在高频脉冲激励下的磁滞回线和铁磁特性,本文设计了一套高频脉冲激励的磁滞回线动态测量装置。高频脉冲激励的磁滞回线测量是基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律,利用测量所得的放电电压和放电电流分别计算磁感应强度和磁场强度。对测量装置的简易等效电路进行了动态响应分析,给出了储能电容的约束条件和放电电流的表达式。并对非晶铁心进行了磁滞回线的测量实验,计算了其铁磁特性。装置采用高频脉冲激励电流,不但能够动态反映铁磁材料在高频条件下的铁磁特性,而且提高了测量的准确度。