HT-7U等离子体垂直位移快速控制电源的研究-EAST.PPT

HT-7U等离子体垂直位移快速控制电源方案报告 导师：刘正之 姓名：程荣仓 报告内容 1、相似装置的简单回顾 2、本课题方案的选择 3、方案建模、参数设计 4、仿真结果 5、模拟试验计划 6、与本课题有关的前沿技术的研究 7、下一步工作安排 电源的技术要求 电压响应时间1mS，峰值电压50V，最大电流20000A，能实现四个象限的运行。根据物理学提出的技术要求，在电力电子学这一领域内，快控电源装置属于高功率的电力电子学范畴。 物理计算采用的负载直流线圈的参数如下： 电感L=25.7uH 在摄式二十度时：电阻R=220uΩ 得出时间常数：τ=116mS 外加电压如果为50伏，电感电流从0到20000安培，则需要13.08mS Lline=23.5uH,Rline=1.04mΩ Lload=25.7uH,Rload=266.6uΩ 因此：Ladd=49.2uH，Radd=1.306mΩ 时间常数：37.67mS 如果电流要在13.08mS爬上20000A，则算得输入得最低电压为：U＝89V 多电平组合模式的主电路拓扑方案 output S1 S2 S5 S6 +2E 1 0 1 0 E 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 -E 1 1 0 1 -2E 0 1 0 1 多电平电路及输出波形 左上图是现代工业界广泛接受的多电平主电路拓扑，采用二极管对中点进行箝位。从组合模式中发展出来的。 左下图是正弦波电压和电流的波形图 本课题电源开关器件的选择 GTO IGCT IGBT 驱动 驱动功率较大 驱动功率小 驱动功率小 通态压降 通态压降低 通态压降低 通态压降较低 di/dt 有限 大 大 工作压降 高 高 较高 工作频率 625HZ 2KHZ 20～30KHZ 吸收电路 加 不 适中 开关损耗 大 小 小 工作损耗 小 小 适中 模块化 不 可 可 功率密度 高 高 较高 IGBT的一些主要特性 左上图反映温度对IGBT通态压降的影响，具有正温度系数特性，易于并联，尤其重载时 左下图反映共散热器更易于并联IGBT的均流 电压型逆变器并联的两种结构 左上图采用非共用直流电压模式，驱动方式是异步的 左下图采用共直流电压模式，驱动方式是同步的 本课题主电路原理图 左上图为两模块并联的主电路拓扑，L为均流电感 左下图为减少所并联的模块数，采用器件并联与模块并联共用的方式 相间电路结构图 并联时的典型开关模式与器件通态压降的变化 左上图为四种典型的开关模式带来输出的不同 器件通态压降不同，对输出的影响 逆变桥并联时的输出特性 左图采用双极性调制时的四种瞬态环流模式。模式1是与调制波频率有关；模式2是与载波频率有关；模式3是与模式1与模式2之和；模式4是一直流脉冲信号 部局和结构都要对称 计算抑制环流电感的公式 式中N为调制比；输入电压为Ed， 并联逆变电源间管子开通和关断的延迟时间为Δton与Δtoff 开关管的吸收电容C；开关管关断时的平均电流IT 开关管关断时的电流差异取ΔIT；开关管的通态压降差异ΔV