大功率測試平臺的運行分析與升級方案設計.pdf

1、中國科學院等離子體物理研究所大功率測試中心是由科技部投資建設，滿足國際合作項目ITER電源設備的各種相關測試，是我國最大的直流測試平臺。為了進一步完善和拓展其測試能力和范圍，本文針對其大功率直流測試、ITER極向場交流器集成測試、無功補償及濾波系統(tǒng)測試等三大平臺的運行特性、諧波分布、過流過壓故障等問題進行了深入研究。主要工作內容及創(chuàng)新點如下:
　　1)、基于大功率變流系統(tǒng)理論，建立了脈沖直流電流輸出的變流器等效模型。以此為基礎，分

2、析了多變流器并聯輸出特性，以及多變流器并聯運行時的換向耦合影響;進行了變流系統(tǒng)和無功補償系統(tǒng)聯合進行短路試驗的可行性研究，提出了開環(huán)結合閉環(huán)的預測無功控制策略而提高響應速度，改善了沖擊性無功負荷和電網電壓跌落;對于串聯模式下的短路沖擊測試，考慮等效三相短路的非正常換相狀態(tài)，給出了大電流下非正常換相時系統(tǒng)的負載特性曲線。等效暫態(tài)模型的準確建立，保證了短路沖擊測試安全可靠運行，設計完善的測試流程。聯合運行分析以及控制系統(tǒng)的改進，最大化的利用

3、了現有資源優(yōu)化系統(tǒng)測試。
　　2)、提出一種時域分段法，將復雜的PF變流器諧波問題轉換成簡單函數的代數和求解，分別計算了三種運行模式下的諧波分布，并且進行了仿真和實驗分析和對比。對比分析了串聯順序控制和對稱控制策略下，ITER PF電源串聯系統(tǒng)電網電流的諧波特性。前者在改善系統(tǒng)無功功率消耗的同時，也大大降低了系統(tǒng)的THD含量。極向場電源系統(tǒng)的諧波計算不僅可以評估其對電網及其他設備的影響，也為濾波系統(tǒng)的選型與設計提供了參考;也為未來

4、串聯系統(tǒng)的諧波抑制相關的控制優(yōu)化指明了方向。
　　3)、針對直流測試平臺常見的過流故障和過壓故障，進行了理論分析和仿真對比，尤其是最嚴重的幾種過流故障的電流沖擊值的計算。根據以上各種故障分析，針對性的提出了相應的保護措施，設計了各種保護動作流程。最后給出了系統(tǒng)的連鎖保護機制。為系統(tǒng)測試安全可靠運行提供了一系列的安全保障。
　　4)、針對直流測試平臺升級要求，初步確定變壓器的基本參數;進行了晶閘管的選型研究，通過結溫計算和熱效