EAST快控電源遠程監(jiān)測、控制、保護系統的研究.pdf

1、EAST等離子體垂直位移快速控制系統是國家“九五”大科學工程EAST非圓截面大型超導托卡馬克裝置的一個重要子系統，對在等離子體大拉長位形下維持等離子體在垂直方向上長時間穩(wěn)定運行具有重要的意義。為了快速控制等離子體垂直位移，等離子體位移快控電源設計為工作在高頻高功率條件下24個相移多重化逆變單元并聯的電源系統。由于快控電源系統的快速性與復雜性，進行快控電源的遠程監(jiān)測、控制和保護的研究對EAST的正常運行具有非常重要的意義。
　　

2、本論文主要由三部分組成：1.在工程上實現了快控電源的遠程實時監(jiān)控系統的研制。2.對原有診斷與保護方案進行理論分析，提出了改進方案，并用仿真和實驗驗證。3.針對快控電源的要求以及二極管鉗位多電平變換器的缺點，提出新的多電平拓撲。
　　 快控電源遠程實時監(jiān)控系統使用了光電結合的局域網診斷控制方案，根據電磁環(huán)境和距離的不同使用RJ45或100baseFX連接。在同一局域網中由在控制室的遠程監(jiān)控診斷計算機對現場的采集計算機、控制計算機、

3、PLC、兩臺UPS以及快控電源主電路部分進行全面管理，實現了通過局域網對現場的電源和設備進行遠程數據采集、數據傳輸、監(jiān)控等功能。
　　 在電源故障診斷與保護研究方面，結合快控電源調試過程中出現的問題，著眼于進一步完善電源的診斷保護系統。主要從電源診斷保護措施的完備性考慮，對電源各種可能出現的故障情況及相應后果進行分析，仿真，進而提出解決措施。
　　 在故障診斷研究過程中，本論文提出了一種功率管開路故障診斷方法。將以全控器

4、件IGBT作為功率器件的三電平逆變器為研究對象，根據逆變器交流側PWM電壓波形的變化特征，該診斷方法可將開路故障診斷速度提高到數個開關周期，且不降低診斷的可靠性。同時還可實現故障功率管的定位。
　　 因為垂直位移信號和快控電源輸入，輸出的不規(guī)則，非對稱性，以及二極管鉗位三電平變換器的自身固有特點，直流測電容電壓有可能出現不平衡情況。論文中，基于傳統二極管鉗位多電平變換器的拓撲，提出了一種新的多電平變換器拓撲。相對于傳統的變換器拓