《H桥式大电流快控电源设计》.pdf

第28卷第4期 核聚变与等离子体物理 V01．28．NO．4 00 2 8年12月 NuclearFusionandPlasma Dec。2008 Physics 文章编号：0254-6086(2008)04--0328-05 H桥式大电流快控电源设计 王英翘，姚列英，宣伟民，徐伟东 (核工业西南物理研究院，成都610041) 摘要：介绍了HL．2A升级改造装置用于控制等离子体垂直位移的H桥式大电流快控电源的设计方案，内容 包括快控电源方案与工作模式的仿真，开关元件的选择和改善IGBT静态均流的措施。利用实验平台，通过改变并 联元件的回路参数将IGBT并联电流不均衡率由16．5％降低到6．8％。计算了IGBT模块工作时可能产生的最大损耗， 并给出满足模块温度要求的散热方案。 关键词：H桥；快控电源；1GBT并联 中图分类号：1rI，62+3 文献标识码：A 1 引言 桥单元开关器件的通断，变换出需要的波形。此电 HL．2A升级改造后工程参数将大幅度提高，等源实际上是一种单相逆变电源，但与常规逆变电源 不同的是：电源的输出电流不是正弦波，其幅值和 离子体电流达到1．2MA，拉长比达到1．6一1．8。在 Jlt掘2长比条件下，等离子体的垂直不稳定性问题将频率都具有很强的随机性，其电流必须根据等离子 变得更加突出，即使通过放置被动线圈将等离子体 体电流在垂直方向上偏离平衡位置的位移来快速 垂直位移的变化时间由微秒量级增加到毫秒量级， 变化，使等离子体处于相对平衡的位置。 现有的HL．2A水平场四象限晶闸管变流器的响应 时间依然无法满足垂直位移的快速控制要求…。根 据HL-2A装置升级改造电源系统的初步方案，将 研制IGBT的H桥式大电流快控电源来满足这一需 刺21。此快控电源是能够跟随控制信号陕速响应的 四象限电源，该电源的额定电流暂定为+_20kA，需 要多个H桥单元并联，而每个H桥单元的桥臂也 必须由大电流的IGBT并联组成，因此需要对大电 流IGBT的并联均流技术进行研究。此外，为保证 大功率IGBT的安全使用，必须对其工作期间产生 的损耗进行计算，并给出合适的散热方案。 2快控电源结构和器件 快控电源的原理图如图1所示，负载线圈由四 图1 H桥式快控电源原理图 个H桥单元并联供电，每个H桥单元的前级由晶 闸管变流器和电容器组构成的直流电源供电，变流 IGBT具有较高的开关频率和功率密度，作为 器的交流电压由125MVA交流脉冲发电机组通过 快控电源开关器件比较合适，快控电源开关器件将 l 两台D／d，y1的三绕组变压器提供【3，4】，通过控制H 收稿日期：2008-03--07；修订日期：2008-08—15 作者简介：王英翘(1980-)，男，河北黄骅人，博士，工程师，研究方向：电力电子与电力传动。 万方数据 第4期 上英翘等：H矫式大电流怏控电源i殳i十 329 1 驱动电路采用EUPEC的2ED300C7一S，它可以驱 动两只2400A的IGBT，并且有较强的逻辑和保护 ㈣f㈦ ㈣ ㈣ 《 I 功能，如上下桥臂死区互锁、过流KE检测和软关 }一 断等功能，该驱动电路需要配置一些外幽电路才能