论文部分内容阅读
EAST极向场电源系统是托卡马克装置的核心子系统之一，该电源系统的可靠性对于装置运行的性能与安全，物理实验的成败与效率，有着至关重要的作用。丽作为电源系统的每一构成单元诸如电容、电感、电缆、变压器、晶闸管等产品的性能直接影响到极向场电源运行的可靠性。对于前述设备进行绝缘耐压试验，试验应包括电感线圈、变压器的局部放电和交流耐压试验、高压开关、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)等的交流耐压试验，对电容器组可靠性考核的技术指标需通过直流耐压和重复充放电等方法来验证被试品的性能好坏。以往的试验项目不仅需要多台试验电源，而且试验电源体积庞大，并且不能很好地完成前述的众多的试验项目。
本文根据这些电力系统中设备的运行特点，提出了采用新型多输出形式变频电源对高压设备进行耐压试验。深入研究了通过改变控制信号的PWM波形，在输出端得到直流、高频的正弦交流、以及频率和占空比均可调的脉冲试验电压。这样很好的解决了高压试验中所面临的电源问题。主要完成的工作有：
1)设计新型耐压试验用多输出便携式电源系统，论证了它的可行性与必要性。验证了串联谐振产生高压的可行性，给出了负载谐振逆变器开关工作的三种换相工作状态，给出了本课题的开关工作模式。
2)确定了本课题的调功方式，即直流斩波调功，在详细分析了Buck变换器的数学模型的基础上给出了采用状态空间平均模型的开环仿真曲线。随后对闭环控制模式给出了极点配置法和模糊控制法进行比较仿真，指出两种闭环控制方案的优劣，提出了适合本电源的调功方式。
3)针对交直流两种输出状态，对此两种不同的输出状态分析了逆变电路的控制形式。对直流输出形式的稳态误差、负载适应性、系统稳定性以及多次相交等问题加以分析，指出带电流内环的电压控制方案为可行性方案。
4)完成了试验电源DSP控制器的硬件设计和软件设计，针对国内外现有耐压试验设备的状况，结合工程实际情况，设计了一种基于DSP控制系统的大功率高压试验变频电源，完成了新型多输出变频电源样机研制。
5)对已完成的试验电源的性能进行了测试分析，分析了漏感对试验电源的影响，提出了抑制漏感的措施，并给出了漏感的测试方法；对输出信号的波形进行分析，重点探讨了直流信号的纹波，给出了抑制纹波的措施。
综上所述，本课题的创新性成果主要有以下几点：
(1)设计了一台可输出正弦交流、脉冲以及直流高压的多种输出形式的高压试验电源，实现了一台设备大功率状况下具有不同输出的形式。
(2)对电感负载并联形式的串联谐振三阶变换器进行了详细的分析，给出了仿真结论，并在耐压试验电源系统中加以应用。