J-TEXT破裂電磁能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)開關(guān)的設(shè)計(jì)和研制.pdf

1、等離子體破裂是托卡馬克裝置運(yùn)行中不可避免的問(wèn)題，可能會(huì)對(duì)裝置內(nèi)部件造成嚴(yán)重?fù)p壞，J-TEXT是華中科技大學(xué)的一臺(tái)現(xiàn)役中型常規(guī)托卡馬克裝置，非常適合開展等離子體破裂相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。J-TEXT上正在探索研究一種全新的基于等離子體破裂電磁能量轉(zhuǎn)移的破裂防護(hù)方法，這種方法在破裂時(shí)將電磁能量轉(zhuǎn)移到裝置外面進(jìn)行吸收處理，減少沉積在真空室內(nèi)部的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)破裂防護(hù)的效果。能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)由能量轉(zhuǎn)移線圈、開關(guān)、能量處理裝置三個(gè)部分組成，開關(guān)在裝置正常放電時(shí)

2、斷開，不影響正常放電，在等離子體破裂時(shí)開關(guān)迅速導(dǎo)通，把能量處理裝置和能量轉(zhuǎn)移線圈連通，將破裂電磁能量轉(zhuǎn)移到裝置外部吸收處理。開關(guān)是能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其性能及可靠性對(duì)實(shí)現(xiàn)破裂電磁能量轉(zhuǎn)移至關(guān)重要，現(xiàn)有的開關(guān)不能完全滿足能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)運(yùn)行的特殊功能需求，需要對(duì)其開關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研制。
　　本文針對(duì)能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的需求開展其開關(guān)的設(shè)計(jì)和研究工作。根據(jù)J-TEXT裝置破裂電磁能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)合開關(guān)，并

3、確定了此開關(guān)的電氣參數(shù)：能夠可靠隔離1kV電壓、短時(shí)通流能力達(dá)到20kA（10ms）、導(dǎo)通時(shí)間小于1ms。該復(fù)合開關(guān)將機(jī)械開關(guān)與電力電子開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)，根據(jù)其參數(shù)要求，選擇了型號(hào)為 CNF3-1250A/3600V的真空接觸器與型號(hào)為5STF28H2060的快速晶閘管。在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了具備兩種運(yùn)行模式的控制單元，一種模式通過(guò)分析采集到的信號(hào)波形輸出相應(yīng)的控制信號(hào)；另一種模式則由中控機(jī)直接給出控制信號(hào)。然后使用MATLAB/SIMULI