【摘 要】
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ITER稳态磁场测试装置可在固定区域产生特定的磁场条件,用来对进入ITER项目现场的实验仪器进行电磁兼容性标准测试。磁体电源是一关键部件,为稳态磁体负载提供高精度稳定大电流,进而产生多等级恒定测试磁场。为了产生磁场的稳定性,电源输出电流精度需要达到0.5%的控制目标,且输出电流最高需要13500A。据此,本文设计了磁体电源主回路的拓扑结构,并采用双电流闭环负反馈控制策略和载波相移调制策略,来降低输
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ITER稳态磁场测试装置可在固定区域产生特定的磁场条件,用来对进入ITER项目现场的实验仪器进行电磁兼容性标准测试。磁体电源是一关键部件,为稳态磁体负载提供高精度稳定大电流,进而产生多等级恒定测试磁场。为了产生磁场的稳定性,电源输出电流精度需要达到0.5%的控制目标,且输出电流最高需要13500A。据此,本文设计了磁体电源主回路的拓扑结构,并采用双电流闭环负反馈控制策略和载波相移调制策略,来降低输出电流纹波。本文首先介绍课题的研究背景,以ITER稳态磁场测试装置为依托,针对电源设计要求,设计了ITER稳态磁体电源的主电路拓扑:一条支路由整流单元和斩波单元组成,共24条支路进行并联。其中,单条支路前级AC→DC部分由六个单相不控整流电路+交错并联Boost电路+全桥LLC谐振电路并联的通信电源模块构成,后级DC→DC部分由Buck+同步整流电路构成。在此基础上,为减小输出电流纹波,提出载波相移调制策略,提升等效开关频率至120k Hz,并分析了受硬件拓扑影响而带来的支路环流问题。根据前述原理性的分析,论文接着介绍ITER稳态磁体电源控制器的硬件设计部分。由控制机柜结构深入到控制机箱内的各电路板,着重介绍了控制机箱内的主控制板。建立单支路等效模型,提出双电流闭环负反馈控制策略,兼顾总输出电流控制精度和各支路均流。由于总控预设波形是拐点信号组成的阶梯波形,便设计了拐点电流具体化的软件算法,以便电源系统精确跟踪输出电流。最后,在Matlab/Simulink仿真环境中搭建仿真模型,并在ITER稳态磁体电源实验装置上进行实验验证本次电源设计的合理性和有效性。
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