聚变装置磁体电源系统直流开关技术研究
作者单位：华中科技大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈忠勇
授予年度：2016年
学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术]
摘 要：直流开关作为聚变装置磁体电源系统的关键部件,应用于建立等离子体电流和保护磁体线圈。ITER及未来聚变装置要求直流开关具有极高的电压、电流、寿命参数。ITER直流开关参考方案目前仍处于研制和测试阶段,但我国并未参与到该项研制工作中。考虑到我国未来聚变装置对直流开关的需求,本文在消化吸收ITER直流开关参考方案的基础上,开展聚变装置磁体电源系统直流开关技术研究,为我国未来聚变装置直流开关的设计提供参考。具体内容如下:本文在消化吸收了ITER直流开关参考方案关键技术的基础上,提出了一种聚变装置磁体电源系统直流开关的设计方案;通过串联晶闸管,提高了直流开关的耐压能力;通过机械开关主触头设计,提高了机械开关的载流能力;通过直流开关安装结构和并联方式的设计,降低了燃弧时间,抑制了电弧电压,提高了机械开关寿命;进行了晶闸管载流能力的计算;通过晶闸管人工电流零点电路的设计,提高了晶闸管关断可靠性;通过并联均压电阻的方式,确保了串联晶闸管的电压均衡。基于Simulink建立了设计方案的暂态仿真模型,通过仿真分析,初步验证了设计方案的可行性。本文针对设计方案机械开关对高速操动机构的需求,提出了以电磁斥力机构作为其操动机构的方案,对电磁斥力机构的结构参数进行设计,利用Ansoft仿真模型验证了设计参数的可行性,分析了电磁斥力机构设计参数对于其出力特性的影响,针对电磁斥力机构对高性能缓冲器的需求,提出了以液压缓冲器作为其缓冲装置的方案。本文提出的聚变装置直流开关的设计方案,在理论上满足技术要求的前提下,具有较高的经济性和可靠性,对我国未来聚变装置直流开关的设计具有一定的参考意义。
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