用于脈沖平頂波磁體的35kA直流晶閘管開關系統(tǒng)研究.pdf

1、為滿足45T脈沖平頂波磁體的供電需求,華中科技大學脈沖強磁場中心計劃建設以蓄電池為儲能元件的脈沖電源裝置。為實現(xiàn)蓄電池組的成功放電和可靠運行,需要一種動作迅速、可靠性高、壽命長的大功率直流開關,經過調研,決定采用由大功率晶閘管為開關器件的方案。本文根據實驗室的建設要求,完成了一組35kA直流晶閘管開關的研制工作,主要內容如下:
　　提出了一種采用強迫換流技術的直流晶閘管開關主電路,介紹了直流晶閘管開關的工作原理;采用合理簡化對直流

2、晶閘管開關的關斷過程進行分析,推導出了開關的可靠關斷條件。在此基礎上設計了35kA直流晶閘管開關系統(tǒng)的總體結構,并結合蓄電池脈沖電源要求,完成了開關參數(shù)的優(yōu)化及元器件的選型。針對晶閘管并聯(lián)使用中的均流問題,采取有效措施以保證主開關晶閘管的同步均流。最后分析了晶閘管在實際工況下的故障狀態(tài)及相應保護措施。
　　利用MATLAB/SIMULINK對35kA直流晶閘管開關的工作過程進行了仿真分析。分別建立了符合物理特性的開關主電路模型、晶

3、閘管溫升模型和磁體負載模型。仿真分析了磁體和開關的電流、電壓變化情況,重點研究了開關的關斷過程,并對晶閘管和磁體的溫升進行了驗證。仿真結果表明,開關參數(shù)設計合理,能夠實現(xiàn)對于35kA直流的快速可靠的開斷。
　　本文還對35kA直流晶閘管開關的控制系統(tǒng)進行了介紹。目前實驗室已完成一套開關系統(tǒng)的加工、安裝工作,并開展了相關的實驗測試。結果表明,開關的開通性能和關斷性能良好,滿足蓄電池脈沖電源的使用要求,并將應用于45T脈沖平頂波磁體的