双星形联结发电机供电的24脉波变流器及其控制

郑 雪，李维斌，陈俊宏，王雅丽

（核工业西南物理研究院，四川 成都 610225）

0 引言

HL-2M装置是我国新一代磁约束核聚变装置，也是我国目前规模最大、参数要求最高的先进托卡马克装置，主要用于等离子体物理实验及其聚变工程技术研究。稳定的等离子体放电是开展高质量物理实验的主要基础。等离子体的约束、加热和控制分别通过环向场（TF）线圈、中心螺线管（CS）线圈和极向场（PF）线圈等产生的磁场作用而表现的，其中D形分布的16组PF线圈主要控制等离子体的截面位形和位移，PF7线圈需要兼顾与等离子体位形和垂直不稳定性的控制。在拉长三角形变偏滤器位形（实现核聚变的优化位形）下，存在大而快的等离子体沿着垂直方向（向上或向下）快速离散的一种边缘局域模（edge localized mode，ELM）现象[1]，需要进行有源反馈控制。国内国际上的许多装置主要采用以IGBT全桥逆变或者晶闸管全桥整流为基础的电源来控制等离子体垂直不稳定性的主要手段，但均面临着高频率与小纹波性能无法兼顾的问题。本文设计了一种24脉波变流器，在兼顾电压纹波小的同时一定程度上提升了输出频率。其由双星形联结绕组发电机（简称“双Y发电机”）供电，并通过变压器一次侧进行移相，不仅满足了双Y发电机的特殊性要求，而且简化了电路，节约了成本。值得研究的是，如果PF7线圈电源的电流正负分布严重不对称，则需要电源进行相应的快速响应，及时输出所需要的电流。

1 双Y发电机供电的24脉波变流器结构

本文设计的变流器采用两组24脉波变流器并以正、负两组带环流的方式联合运行，其拓扑结构如图1所示，负载为阻感负载。……