Источник электропитания обмотки полоидального поля токамака Советский патент 1984 года по МПК H02M9/06 C21B1/00 

1

Изобретение относится к системам электропитания токамаков.

Известен источник электропитания обмотки полоидального поля токамака В этом источнике используется несколько конденсаторных батарей, заряжаемых перед каждым циклом работы токамака до различных величин напряжения. В начале импульса разряжается батарея с наибольшим напряжением заряда ив процессе разряда к ней параллельно подключаются поочередно остальные батареи по мере того, как напряжение обмотки становится равным напряжению заряда соответствующей батареи. Таким образом, обеспечивается изменение напряжения и частоты колебательного контура с ростом тока плазмы. Такие источники электропитания могут использоваться в случаях сравнительно небольших требуемых запасов энергии источника (порядка 10 МДж) .

При больших требуемых запасах энергии такое техническое решение оказывается неприемлемым из-за высокой стоимости источника электропитания и снижения надежности его работы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является источник электропитания обмотки полоидального поля токамака, содержащий вентильный h-секционный преобразователь и блок коммутации.

Б этом источнике электропитания используется управляемый секционированный вентильный преобразователь, секции которого по мере уменьшения величины требуемого напряжения поочередно отключаются размыкателями со стороны переменного тока, чт.обы не загружать сеть реактивной мощностью, что имело бы место в случае снижения напряжения источ- . ника электропитания путем увеличения угла регулирования вентильного преобразователя 2.

Недостатком такого устройства является необходимость применения вентильного преобразователя, рассчитанного на максимальный ток и максимальное напряжение обмотки, а следовательно, высокая стоимость источника.

Цель изобретения - уменьшение стоимости.

033342

Поставленная цель достигается тем, что в источник электропитания обмотки полоидального поля токамака введены блок измерения тока, компа5 ратор, содержащий четыре выхода, три блока вьздержки времени, постоянная времени каждого из каторых возрастает в соответствии с порядковым номером, блок коммутации содержит 10 (h-D размыкающих контакта и 2(п-1) замыкающих контакта, выходные выводы секций вентильного преобразователя и размыкающие контакты образуют последовательную цепь, крайние вы15 воды которой являются соответственно положительным и отри,ательным выходным выводом источника электропитания, соединенную через блок измерения тока с выводами для подключе0 ния нагрузки, при этом размыкающие контакты включены между секциями вентильного преобразователя, замыкающие контакты включены между выходным выводом каждой из секций, не 5 связанной с выходным выводом источника электропитания и одноименным выходным выводом источника электропитания Jвыход блока измерения тока подключен к входу компаратора, 0 первый выход которого соединен с входом управления каждой секции вентильного преобразователя, кроме секции непосредственно связанной с одним из выходных выводов источника электропитания, второй выход компаратора через первый блок выдержки времени соединен со входами управ- . ления замыкающих контактов, соединенных с другим выходным выводом Q I источника электропитания, третий

выход компаратора, через второй блок вьщержки времени соединен со входами управления размыкающих контактов, а четвертый выход компаратора через - третий блок вьщержки времени соединен со входами управления замыкающих контактов, соединенных с первым вькодным выводом источника электропитания и со входом управления каждой секции вентильного преобразователя, кроме непосредственно связанной с первым выходным выводом источника электропитания.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

В качестве примера рассматриваем управляемый вентильный преобразователь, состоящий из трех секций. 3 Управляемый вентильный преобразо тель состоит из секций 1,2, и 3, ме ду которыми включены размыкающие ко такты 4 и 5. Положительные выходные выводы секций вентильного преоб разователя 2 и 3 соединены с положи тельным выходным выводом источника электропитания замыкающими контактами 6 и 7. Отрицательные выходные выводы секций вентильного преобразо вателя 1 и 2 соединены с отрицатель ным выходным выводом источника элек ропитания замыкающими контактами 8 и 9. Последовательно с одним из выходных выводов источника электропитания соединен блок измерения ток 10 (например трансформатор постоянного тока) , выход которого, подключе к компаратору 11 . Выходы последнего присоединены к входам управления секций вентильного преобразователя 1,2 и к блокам вьщержки времени 12, 13 и 14. Выходы блока выдержки времени 12 подключены к замыкающим контактам 4, 5, а выходы блока вы. держки времени 14 подключены к замыкающим контактам 8,9 и к секциям вентильного преобразователя 1 и 2. V Нагрузкой источника электропитания является обмотка полоидального поля 15. i Перед началом формирования импульса размыкающие контакты 4 и 5 замкнуты, а все замыкающие контакты разомкнуты. Секции вентильного преобразователя 1 ,-2 и 3 открываются и в обмотке полоидального поля 15 начинает нарастать ток. После того, как ток обмотки полоидального поля увеличивается до одной трети максимального значения и требуется сни жение напряжения, компаратор 11, на вход которого поступает сигнал от блока изменения тока 10, воздействует на секции вентильного преобразователя 1 и 2, переводя их в инверторный режим. Второй сигнал от компаратора через блок вьщержки времени 12 с небольшой задержкой во времени по отнощению к получению инверторного режима секций уп.равляемого вентильного преобразова4теля включает замыкающие контакты 6 и 7. Секции вентильного преобразователя обесточиваются. Напряжение, приложенное к обмотке полоидального поля 15, уменьшается, примерно ,в три раза. Третий сигнал от компаратора через блок выдержки времени 13 поступает на размыкающие контакты 5,4. Задержка по времени блока выдержки 13 превышает задержку блока выдержки времени 12. Размыкающие контакты 4 и 5 срабатывают, отключая обесточенные участки цепи. Четвертый выход компаратора 1.1 через блок выдержки времени 14 воздействует на замыкающие контакты 8,9 и секции управляемого вентильного преобразователя 1 и 2. Задержка во времени. блока выдержки времени 14 превышает задержку блока выдержки времени 13. Замыкающие контакты 8 и 9, срабатывая, подключают секции вентильногопреобразователя 1 и 2 параллельно секции 3. Одновременно углы регулирования вентилей секций 1 и 2 устанавливаются равными углу регулирования секции 3. В дальнейшем ток обмотки полоидального поля 15 нарастает до величины, втрое превышающей ту, при которой производилось переключение. Аналогично осуществляется работа схемы при другом числе секций вентильного преобразователя. Предложенную схему с числом секций вентильного преобразователя, равным двум, предполагается использовать в системе электропитания обмоток полоидального поля международного токамака. ИНТОР, проектируемого в настоящее время. Применение такой схемы позволяет уменьшить установленную тиристорных преобразователей, примерно, на 500 МВт. Размыкатели, используемые в схеме, размыкают обесточенные цепи, т.е. работают в достаточно легких режимах. В зависимости от параметров в качестве размыкателей могут быть использованы выпускаемые промышленностью автоматы или размыкатели специальной разработки.

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ОБМОТКИ ПОЛОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ ТОКАМАКА, содержащий вентильный п-секционный преобразователь и блок коммутации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения стоимости, введены блок измерения тока, компаратор, содержащий четьфе выхода, три блока выдержки времени, постоянная времени каждого из которых возрастает в соответствии с порядковым номером, блок коммутации содержит (п-1) размыкающих контакта, 2(п-1) замыкающих контакта, выходные выводы секций вентильного преобразователя и размыкающие контакты образуют последовательную цепь, крайние выводы которой являются соответственно положительным и отрицательньм выходньм выводом источника электропитания, соединенную через блок измерения тока с выводами для подключения нагрузки, при этом размыкающие контакты включены между секциями вентильного преобразователя, замыкающие контакты включены между выходным выводом каждой из секций, не связанной с выходным вьтодом источника электропитания, и одноименньм выходньм выводом источника электропитания, выход блока измерения тока подключел к входу компаратора, первый выход которого соединен с входом управления каждой секции вентильного преобразователя, кроме секции непосредственно связанной с одним из выходО) ных выводов источника электропитания, второй выход coмпapaтopa через первый блок выдержки времени § соединен с входами управления замыкающих контактов, соединенных с другим выходным выводом источника электропитания, третий выход компаратора через второй блок вьщержки со времени соединен с входами управле00 ния размыкающих контактов ,а четвер00 тый выход компаратора через третий блок выдержки времени соединен с входами управления замыкающих контактов, соединенных с первым выходным выводом источника электропитания и с входом управления каждой секции вентильного преобразователя, кроме непосредственно связанной с первым выходным выводом источника электропитания.