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《中国科学技术大学》 2017年
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大功率测试平台的运行分析与升级方案设计

王旭东  
【摘要】:中国科学院等离子体物理研究所大功率测试中心是由科技部投资建设,满足国际合作项目ITER电源设备的各种相关测试,是我国最大的直流测试平台。为了进一步完善和拓展其测试能力和范围,本文针对其大功率直流测试、ITER极向场变流器集成测试、无功补偿及滤波系统测试等三大平台的运行特性、谐波分布、过流过压故障等问题进行了深入研究。主要工作内容及创新点如下:1)、基于大功率变流系统理论,建立了脉冲直流电流输出的变流器等效模型。以此为基础,分析了多变流器并联输出特性,以及多变流器并联运行时的换向耦合影响;进行了变流系统和无功补偿系统联合进行短路试验的可行性研究,提出了开环结合闭环的预测无功控制策略而提高响应速度,改善了冲击性无功负荷和电网电压跌落;对于串联模式下的短路冲击测试,考虑等效三相短路的非正常换相状态,给出了大电流下非正常换相时系统的负载特性曲线。等效暂态模型的准确建立,保证了短路冲击测试安全可靠运行,设计完善的测试流程。联合运行分析以及控制系统的改进,最大化的利用了现有资源优化系统测试。2)、提出一种时域分段法,将复杂的PF变流器谐波问题转换成简单函数的代数和求解,分别计算了三种运行模式下的谐波分布,并且进行了仿真和实验分析和对比。对比分析了串联顺序控制和对称控制策略下,ITER PF电源串联系统电网电流的谐波特性。前者在改善系统无功功率消耗的同时,也大大降低了系统的THD含量。极向场电源系统的谐波计算不仅可以评估其对电网及其他设备的影响,也为滤波系统的选型与设计提供了参考;也为未来串联系统的谐波抑制相关的控制优化指明了方向。3)、针对直流测试平台常见的过流故障和过压故障,进行了理论分析和仿真对比,尤其是最严重的几种过流故障的电流冲击值的计算。根据以上各种故障分析,针对性的提出了相应的保护措施,设计了各种保护动作流程。最后给出了系统的连锁保护机制。为系统测试安全可靠运行提供了一系列的安全保障。4)、针对直流测试平台升级要求,初步确定变压器的基本参数;进行了晶闸管的选型研究,通过结温计算和热效应校验,确认选型结果。校验了升级方案在串联和并联模式下的稳态和短路输出电流能力。完成了升级直流测试平台的可行性研究,为未来的升级改造提供了支撑。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TL631

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【参考文献】
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