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ITER外旁通柜热电磁多物理场分析

作　者: 鲍明爽
导　师: 张波
学　校: 华南理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 旁通柜热阻抗结温均流 COMSOL
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

外旁通柜是ITER整流电源系统中的重要组成部分,它是对磁体和电源进行过流和过压保护的重要设备。虽然外旁通柜是采用脉冲运行方式,但它短时需流通很大的直流电流,在最恶劣情况下,将有最大峰值约300kA的直流脉冲电流通过。因此,保证在如此大电流下桥臂间的均流和旁通柜的动稳定性是具有挑战性的技术难题,并且目前在市场上也不可能直接采购,因此必须主要依靠自己进行外旁通柜的设计和研制。本文首先对外旁通柜的晶闸管进行选型和热模型建立。提出以防止晶闸管结温过高为设计目的,通过建立晶闸管的热阻抗和瞬态热阻抗模型,结合晶闸管的耗散功率以及结温的计算方法,最终确定外旁通柜的晶闸管并联数,并根据外旁通柜的工作状况,分析了单个晶闸管的温升过程。建立了外旁通柜的电路分析模型,对并寄生参数进行了详细的计算。分析了电路寄生参数、晶闸管通态压降和晶闸管温度等对旁通柜进行大电流的动态直流均流的影响,并提出几点均流措施,为外旁通柜的结构设计和器件选材上提供理论支持。建立了外旁通柜的电磁分析模型,结合外旁通柜的设计方案的简化三维CATIA模型,利用多物理分析软件COMSOL对其进行电磁、动稳定性、均流分析,证实该设计方案的合理性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章引言  10-16
  1.1 核能的开发  10-12
  1.2 课题背景  12-14
  1.3 研究意义  14-15
  1.4 本文研究内容  15
  1.5 本章小结  15-16
第二章外旁通柜的晶闸管热阻抗模型  16-31
  2.1 概述  16-17
  2.2 晶闸管热阻抗分析及瞬态热模型  17-25
    2.2.1 晶闸管的热阻抗  17-21
    2.2.2 热阻抗分析方法  21-22
    2.2.3 瞬态热阻抗模型  22-25
  2.3 耗散功率与结温  25-28
    2.3.1 耗散功率  25
    2.3.2 结温  25-28
  2.4 散热器设计  28
  2.5 并联数确定  28-30
    2.5.1 稳态结温计算  28-29
    2.5.2 瞬态结温计算  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章外旁通柜的电路模型及均流分析  31-48
  3.1 概述  31
  3.2 均流系数  31
  3.3 电路模型  31-39
    3.3.1 寄生参数的计算  33-36
    3.3.2 外旁通柜等效电路模型  36-39
  3.4 均流分析  39-46
    3.4.1 分布参数对均流的影响  39-40
    3.4.2 通态压降对均流的影响  40-43
    3.4.3 器件温度对动态均流的影响  43-46
  3.5 均流的解决方案  46-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章外旁通柜的电磁分析方法  48-54
  4.1 概述  48
  4.2 有限元分析  48
  4.3 静磁场分析理论  48-49
    4.3.1 磁矢势方程  48-49
    4.3.2 洛仑兹力  49
  4.4 外旁通柜计算模型  49-53
    4.4.1 导体计算模型  49-51
    4.4.2 电磁力模型  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章外旁通柜的多物理场分析  54-62
  5.1 概述  54
  5.2 COMSOL 建模与计算  54-58
    5.2.1 建立几何模型  54-55
    5.2.2 设定物理参数  55-56
    5.2.3 网格划分  56-58
    5.2.4 求解计算  58
  5.3 电动力和应力分析  58-60
  5.4 均流分析  60-61
  5.5 本章小结  61-62
结论与展望  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间取得的研究成果  66-67
致谢  67

ITER外旁通柜热电磁多物理场分析

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