CN108964487B - 一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统 - Google Patents

一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于磁压缩等离子体约束的辅助电源系统，包括第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电源控制器、第二电源控制器和第三电源控制器，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器的输入端均连接10KV电网，所述第一变压器的第一路输出连接第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，第一电源模块上还连接有第一电源控制器，第二电源模块上还连接有第二电源控制器，本发明用于磁压缩等离子体聚变的电源系统能够满足大容量，大电流，高响应速度的供电需求。

Description

一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统
技术领域
本发明涉及一种电源系统，具体是一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统。
背景技术
托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。它的名字Tokamak来源于环形、真空室、磁、线圈。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。
在托卡马克试验装置内构建磁压缩系统的设计方法，使等离子体在大小半径上产生可控的边界磁压缩，可以有效的倍增当前装置的聚变功率和功率增益，使等离子体放电进入以自举电流为主导的自组织点火。如果托卡马克内等离子体电流中的自举电流增益能够完全抵消等离子体电阻对磁链的消耗，那么有望实现托卡马克装置的连续运行能力。
根据磁压缩等离子体的过程，磁压缩线圈的供电电源要求大容量，大电流，高响应速度的特点，从而设计本发明满足上述需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，包括第一变压器、第二变压器、第三变压器、第一电源控制器、第二电源控制器和第三电源控制器，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器的输入端均连接10KV电网，所述第一变压器的第一路输出连接第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块的输入端，第一电源模块上还连接有第一电源控制器，第二电源模块上还连接有第二电源控制器，第三电源模块上还连接有第三电源控制器，所述第一变压器的第二路输出连接磁压缩线圈CF2，第二变压器的第三路输出连接磁压缩线圈CF3，第二变压器的第四路输出连接磁压缩线圈CF4，第三变压器的第五路输出连接磁压缩线圈CF5，第三变压器的第六路输出连接磁压缩线圈CF6，第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块的输出端均连接磁压缩线圈CF1。
作为本发明的进一步技术方案：所述第一电源控制器、第二电源控制器和第三电源控制器均通过CAN总线与主控器相连接。
作为本发明的进一步技术方案：所述磁压缩线圈CF2、磁压缩线圈CF3、磁压缩线圈CF4、磁压缩线圈CF5和磁压缩线圈CF6均与主控器相连接。
作为本发明的进一步技术方案：所述第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块结构。
作为本发明的进一步技术方案：所述第一电源模块由输入整流器、滤波电容器组、高压直流母线、全桥变换电路、输出隔离变压器和输出整流电路组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明用于磁压缩等离子体聚变的电源系统能够满足大容量，大电流，高响应速度的供电需求。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1，一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，由三台三绕组干式移相整流变压器将10KV电网的输入电源进行降压，每台变压器的容量为30.5MVA。主电路可以釆用每两个线圈配一台双绕组变压器的电路结构，也可以由一台或少数几台多副边绕组变压器提供。采用大容量多绕组变压器能够降低系统损耗并减小单个模块的体积，但是若单台变压器设计6个二次侧绕组，工艺上难以实现，因此为减少单个变压器的二次侧绕组数目，降低变压器的制造难度，将电源分为3个基本单元，每个单元有一台三绕组变压器，变压器的二次侧有两个绕组，每个绕组为一个磁压缩线圈供电，其中由若干个基本电源模块并联构成。
每个磁压缩线圈供电电源是有若干个电源模块并联输出，电源总的电流输出等于所有并联的电源模块输出的电流之和。
实施例2：本实施例中其余结构与实施例1相同，其电源模块的基本拓扑架构是一个高频、高功率AC/DC变换器，它由输入整流器、滤波电容器组、高压直流母线、全桥变换电路、输出隔离变压器和输出整流电路组成。全桥变换电路是一个基本的串联谐振全桥脉宽调制(PWM)拓扑结构。磁压缩线圈电源系统单个电源模块的输出电压为1KV，输出功率0.6MW。全桥变换电路采用IGBT为功率开关器件，开关频率将达到几十kHz。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，电源系统分为3个基本单元，分别为第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，每个单元有一台三绕组变压器，分别为第一变压器、第二变压器和第三变压器，三绕组变压器的二次侧有两个绕组，六个绕组分别为磁压缩线圈CF1-CF6供电，所述第一变压器、第二变压器、第三变压器的输入端均连接10KV电网，所述第一变压器的第一路输出连接第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块的输入端，第一电源模块上还连接有第一电源控制器，第二电源模块上还连接有第二电源控制器，第三电源模块上还连接有第三电源控制器，其特征在于，所述第一变压器的第二路输出连接磁压缩线圈CF2，第二变压器的第三路输出连接磁压缩线圈CF3，第二变压器的第四路输出连接磁压缩线圈CF4，第三变压器的第五路输出连接磁压缩线圈CF5，第三变压器的第六路输出连接磁压缩线圈CF6，第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块的输出端均连接磁压缩线圈CF1，第一电源控制器、第二电源控制器和第三电源控制器均通过CAN总线与主控器相连接，磁压缩线圈CF2、磁压缩线圈CF3、磁压缩线圈CF4、磁压缩线圈CF5和磁压缩线圈CF6均与主控器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，其特征在于，所述第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块结构相同。
3.根据权利要求2所述的一种用于磁压缩等离子体聚变的电源系统，其特征在于，所述第一电源模块由输入整流器、滤波电容器组、高压直流母线、全桥变换电路、输出隔离变压器和输出整流电路组成。
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