Details

Данная работа посвящена разработке переключателя постоянного тока для систем питания токамаков на базе коммутационной аппаратуры международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), а также моделированию переходных процессов и подбору компонентов, обеспечивающих его штатную работу. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ существующих систем электропитания токамаков и коммутационной аппаратуры проектов ITER и JT-60SA. 2. Разработка конструкции блока-аппарата, объединяющего функции замыкателя и размыкателя. 3. Аналитический расчёт параметров двухступенчатого высоковольтного импульсного коммутатора (ВИК). 4. Электромеханический расчёт индукторов ВИК с оценкой их термической и механической устойчивости. 5. Моделирование переходных процессов в системе коммутации токами оперативной (СКТО) ITER и подбор элементной базы. В результате работы предложена конструкция переключателя, рассчитаны параметры ВИК, спроектированы индукторы. Моделирование в Altair PSIM подтвердило работоспособность устройства, подобраны комплектующие, что позволяет уменьшить габариты СКТО и повысить её пропускную способность. В процессе исследования использовались: Altair PSIM и MathCAD.

This work is devoted to the development of a DC switch for tokamak power supply systems based on International Thermonuclear Experemental Reactor (ITER) switching equipment, as well as to the simulation of transient processes and the selection of components ensuring its normal operation. The tasks addressed in the study are as follows: 1. Analysis of existing tokamak power supply systems and switching equipment used in ITER and JT 60SA projects. 2. Development of a unit design combining the functions of a make switch and a break switch. 3. Analytical calculation of parameters for a two stage thyristor circuit breaker (TCB). 4. Electromechanical calculation of TCB inductors with an assessment of their thermal and mechanical stability. 5. Simulation of transient processes in the ITER commutation switching network unit (SNU) and selection of components. As a result of the work, a switch design has been proposed, the parameters of the high-voltage pulse commutator have been calculated, and inductors have been designed. Simulation in Altair PSIM confirmed the devices operability; components have been selected, which makes it possible to reduce the dimensions of the SNU and increase its current-carrying capacity. The following information technologies were used in the research: Altair PSIM and MathCAD.

• РЕФЕРАТ
• ABSTRACT
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
• 1.1 Управляемый термоядерный синтез. Виды термоядерных реакторов
• 1.2 Основные принципы электропитания МТР типа токамак
• 1.3 Система оперативной коммутации. Коммутационная аппаратура, используемая в системах питания МТР реактора
  • 1.3.1 Механический размыкатель (Siemens HCC-BY-D-72)
  • 1.3.2 Размыкатель защитный с взрывным приводом
  • 1.3.3 Контактно-тиристорный коммутатор и быстродействующий высоковольтный размыкатель
  • 1.3.4 Замыкатель многократного действия
  • 1.3.5 Замыкатель защитный
• 1.4 Промышленные коммутационные аппараты постоянного тока
• 1.5 Выводы и постановка задач
• ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ высоковольтного ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ постоянного тока
  • 2.1 Высоковольтный импульсный модуль
  • 2.2 Высоковольтный импульсный коммутатор
  • 2.3 Алгоритм работы СКТО с внедренным переключателем
• Глава 3. Аналитический Расчет основных параметров высоковольтного импульсного коммутатора
• ГЛАВА 4. Расчет индукторов высоковольтного импульсного коммутатора
  • 4.1 Расчет минимальной площади сечения токопровода индуктора
  • 4.2 Расчет геометрических параметров индукторов
  • 4.3. Оценка термической и механической устойчивостей индукторов
  • 4.4. Расчет взаимной индуктивности индукторов
• Глава 5. Моделирование переходных процессов СКТО ITER с разработанным коммутирующим устройством и повышенной пропускной способностью
• Глава 6. Подбор элементов для разрабатываемого устройства
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ