SUNIST 磁场供电电源系统杨宣宗，冯春华，王龙中国科学院物理研究所 (1) 储能电容器组 (2) 放电回路 (3) 充电回路 (4) 泄放回路 (5) 触发回路

SUNIST 磁场供电电源系统 杨宣宗，冯春华，王龙中国科学院物理研究所 (1)储能电容器组 (2) 放电回路 (3) 充电回路 (4) 泄放回路 (5) 触发回路 (6) 电流、电压测量 (7) 放电电流波形 (8) 负载线圈的电感、电阻测量 (9) 控制、保护回路参考文献： 1，郑少白，电容换流式储能电容器充电电源的分析，《核聚变与等离子体物理》， 3，2（1983）107。 2，项志遴、俞昌旋，高温等离子体诊断，上海科学出版社，1982年。

1，储能电容器组 （1）电容器性能测定：（a）电容量的测定：采用DM-6013数字电容测定仪测量，它的最大量程为2000μF，对于10mF电解电容器CX，可用一个已知电容量的电容器CK与CX并联，测定并联后的电容量为CS，则。（在测试中用CK = 2285μF、 2113μF、 1930μF 测定 CX后求平均。）（b）耐压试验：在这项测试时，把电容器充电到最大充电电压，即把加热场电容器充电到4000V，垂直场C1电容器充电到2000V，C2电容器充电到250V，然后耐压1分钟以判决其能否使用。（c）漏电测试：在这项测试时，把电容器充电到最高工作电压，即把加热场电容器充电到3000V，垂直场C1电容器充电到1200V，C2电容器充电到120V，然后观察1分钟、2分钟、3分钟、4分钟后的电容器上的剩余电压，把漏电严重的电容器剔除。（2）电容器的保护：在许多台电容器并联使用的储能电容器组中，如果其中某一台电容器发生短路故障，那末其它许多台电容器将对它作短路放电，非常大的能量将全部灌注入这台故障电容器里，而这台电容器由于无法吸收如此大的能量有可能发生爆炸。一般采用接入一根熔丝来保护电容器。  熔丝的最小直径必须保证在正常放电时不熔化。  熔丝的最大直径必须保证故障电容器在最大可吸收能量范围内快速炸断。  熔丝的最短长度必须保证在熔丝炸断时不形成电弧通道。（3）储能电容器组的性能：

2，放电回路 • 三个供电系统都采用可控硅作放电开关，对于脉冲放电，可控硅、保护二极管可过流3 – 5 倍。  三个负载线圈都有续流二极管。  在电解电容器组中都有保护二极管。

设计要求：纵场线圈电流 = 10 kA，放电半周期 > 100 ms。加热场线圈电流 = 13 kA，垂直场线圈电流 = 1.5 kA 垂直场线圈电流上升时间 < 1.5 ms，电流平台持续15 ms 。供电回路的主要参数

3，充电回路

充电特性： (纵场) (加热场) (垂直场快组) (垂直场慢组) （1）结果表明充电时间Tf、充电电流的平均值Ifc、充电电源变压器的次级输出电流ITH设计所需的值与实际值符合的很好。（2）对于电解电容器组成的储能电容器来说，由于它的漏电比油浸电容器要大，因此实际测量到的充电时间要稍大于设计时间。（3）换流二极管的性能由充电电流的平均值Ifc决定，充电电源变压器的性能由ITH决定。

充电回路主要参数 为了保证各组电容器组同时充电到所需的电压值，必须根据各组充电电压，选择合适的延迟时间。

4，泄放回路 泄放回路由泄放电阻和泄放控制触点组成，泄放电阻是吸收电容器储能的器件，泄放触点采用继电器的常闭触点。泄放回路的性能

5，触发回路 （1）ac输入由电容器充电电源变压器提供。（2）隔离变压器B1用于隔离充电控制器与触发回路。（3）隔离变压器B2用于隔离触发回路与负载线圈放电回路。（4）第二级触发回路中的C0的电容量在 > 10F，以保证触发脉冲的宽度。

触发回路主要参数

6，放电电流和充电电压测量 （1）放电电流测量：

（1）积分器件采用A741金属封装运算放大器。（1）积分器件采用A741金属封装运算放大器。（2）为了确保它的输出信号对于放电回路来说是悬浮的，电流积分器采用自己独立的供电系统。（3）积分器有调零电位器，可以方便改变输出信号的直流电平。（4）积分器有补偿输入端，可以对其它场的干扰作补偿。（5）积分器的标定：积分器的输出信号为Vo，待测电流为I，则I = kVo，k是电流测量灵敏度，k =  / (ons)， 是积分时间常数，o是介质的导磁率，ns是罗柯夫斯基线圈的米匝数。实际使用中的罗柯夫斯基线圈不是理想的线圈，而且在多层、多匝的罗柯夫斯基线圈中的线圈的米匝数估计不是很准，通过测量已知脉冲电流来进一步修正。

（2）充电电压的测量：

7，放电电流波形

8，负载线圈和馈线的电感、电阻的测量

SUNIST 磁场供电电源系统杨宣宗，冯春华，王龙中国科学院物理研究所 (1) 储能电容器组 (2) 放电回路 (3) 充电回路 (4) 泄放回路 (5) 触发回路