ITER极向场电源故障仿真分析和保护策略研究

摘要

国际热核聚变实验堆计划极向场电源是托卡马克系统的重要组成部分。它由四象限晶闸管相控整流器向极向场超导线圈供电,可提供55kA的额定电流和1050V的额定电压。论文的主要工作是研究ITER极向场电源不同运行模式下的故障类型及故障情况下故障电流对设备的影响并提出相应的保护策略。　　本文首先介绍了ITER极向场变流器的主电路结构及其工作模式,针对不同的故障类型进行了理论计算。根据理论分析和控制策略研究,利用MATLAB软件搭建ITER PF电源系统的仿真模型。然后利用搭建出的模型分析了变压器副边三相短路,环流电抗器前短路,环流电抗器后短路,晶闸管短路,晶闸管误导通等五种典型故障类型。对每种故障类型在单桥,并联和环流三种运行模式下的整流和逆变运行状态进行仿真分析。最后在故障分析的基础上,提出一套合理的保护策略,避免故障扩大化,保护设备的安全。

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2论文的主要工作

1.3论文的主要结构

第二章ITER PF电源故障理论分析

2.1降压变副边三相短路计算

2.2整流变副边三相短路计算

2.3电抗器前短路计算

2.4晶闸管短路计算

2.5本章小结

第三章ITER PF电源仿真系统

3.1仿真软件MATLAB简介

3.2仿真模块参数设置

3.3 ITER PF整流器运行模式

3.4 ITER PF电源单桥模式

3.5 ITER PF电源并联模式

3.6 ITER PF电源环流模式

3.7本章小结

第四章ITER PF电源故障仿真研究

4.1 ITER PF电源故障类型

4.2降压变压器副边三相短路

4.3整流变压器副边三相短路

4.4环流电抗器前短路

4.5环流电抗器后短路

4.6晶闸管短路

4.7晶闸管误导通

4.8本章小结

第五章ITER PF电源保护策略

5.1常见电力电子设备故障类型

5.2常见短路故障保护策略

5.3 ITER PF电源保护策略

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果清单