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高稳定度直流电源系统
2010-06-07| 作者: | 【 【打印】【关闭】

 

国家大科学项目强磁场中心的建设其中一个关键技术就是高稳定度直流电源的建设。强磁场高稳定度直流电源系统由二组独立的额定输出电压为500V、输出电流为20kA的电源组成,二组电源并联运行额定输出电流为40kA、额定功率为20MW,它们单独或并联为磁体供电都要满足输出电流8小时连续工作稳定度优于10ppm、输出电流纹波小于50ppm的要求,电源系统电磁兼容符合相关的国家标准。

额定输出电压

500V

额定输出电流 

2×20kA

过载能力(%)

10/10

电流纹波峰-峰值

50ppm

稳定度(8小时)   

10ppm

设定电流的分辨率

5ppm

电流精度   

100ppm

效率 

>90%

功率因素   

>0.9

其中:1ppm=0.001‰即百万分之一的意思;电流纹波峰-峰值为输出电流在一个工频周期(20ms)内最大值与最小值之差;稳定度为在一定的电流设定值下输出电流在8小时内最大值与最小值之差,但电流由截止频率小于10Hz的低通滤波器进行滤波处理,不包括电流纹波;设定电流的分辨率为相邻电流设定值的最小差值;电流精度为电流实际值与标准值之差。

电源技术方案采用可控硅整流技术,电源系统总框图见下图,二组电源的每组二台三绕组整流变压器的4个三相副边分别移相15o四套并联的三相全桥可控硅整流器供电以构成24相整流,连接到整流器输出直流侧的四台滤波电感与滤波电容器组成LC滤波器以有效抑制整流输出300Hz以上的高频电压纹波,滤波电感另一重要作用是限制并联可控硅整流桥之间的环流;LC滤波器难于有效抑制的50100150Hz等低频纹波由设置的有源滤波器来进一步滤除以实现电源输出电流低纹波,换向开关用来改变磁体电流方向为实验提供反向磁场。24相整流技术的应用可大大降低整流输出电压纹波和电源注入电网的电流谐波的低频含量,因此使用较小规模的交直流滤波装置就可满足设计性能要求。

电力变压器在离实验室约1km远的变电所将电压110kV降至10kV,再由10kV电缆连接到到实验室为电源提供约25MVA的供电容量,20MW电源有二组无功补偿及谐波抑制,提供的总容性无功约为810MVar,使电源在较大运行电流下的功率因素大于0.9

国内外现状

  我们的目标是将强磁场高稳定度电源系统电流纹波峰峰值和八小时稳定度都做到10ppm,建成后的强磁场电源系统将达到国际一流水平。参照国际上四大强磁场实验室高稳定度直流电源系统。

日本15MW

纹波100ppm

4小时稳定度10ppm

法国24MW

纹波50ppm

8小时稳定度10ppm

美国40MW

纹波10ppm

12小时稳定度10ppm

荷兰20MW

在建

 

 

 

@copy; 中国科学院强磁场科学中心 版权所有
地址:中国安徽合肥蜀山湖路 350 号 邮编:230031
电话:0551-65592855 传真:0551-65591149

高稳定度直流电源系统----中国科学院强磁场科学中心
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高稳定度直流电源系统
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国家大科学项目强磁场中心的建设其中一个关键技术就是高稳定度直流电源的建设。强磁场高稳定度直流电源系统由二组独立的额定输出电压为500V、输出电流为20kA的电源组成,二组电源并联运行额定输出电流为40kA、额定功率为20MW,它们单独或并联为磁体供电都要满足输出电流8小时连续工作稳定度优于10ppm、输出电流纹波小于50ppm的要求,电源系统电磁兼容符合相关的国家标准。

额定输出电压

500V

额定输出电流 

2×20kA

过载能力(%)

10/10

电流纹波峰-峰值

50ppm

稳定度(8小时)   

10ppm

设定电流的分辨率

5ppm

电流精度   

100ppm

效率 

>90%

功率因素   

>0.9

其中:1ppm=0.001‰即百万分之一的意思;电流纹波峰-峰值为输出电流在一个工频周期(20ms)内最大值与最小值之差;稳定度为在一定的电流设定值下输出电流在8小时内最大值与最小值之差,但电流由截止频率小于10Hz的低通滤波器进行滤波处理,不包括电流纹波;设定电流的分辨率为相邻电流设定值的最小差值;电流精度为电流实际值与标准值之差。

电源技术方案采用可控硅整流技术,电源系统总框图见下图,二组电源的每组二台三绕组整流变压器的4个三相副边分别移相15o四套并联的三相全桥可控硅整流器供电以构成24相整流,连接到整流器输出直流侧的四台滤波电感与滤波电容器组成LC滤波器以有效抑制整流输出300Hz以上的高频电压纹波,滤波电感另一重要作用是限制并联可控硅整流桥之间的环流;LC滤波器难于有效抑制的50100150Hz等低频纹波由设置的有源滤波器来进一步滤除以实现电源输出电流低纹波,换向开关用来改变磁体电流方向为实验提供反向磁场。24相整流技术的应用可大大降低整流输出电压纹波和电源注入电网的电流谐波的低频含量,因此使用较小规模的交直流滤波装置就可满足设计性能要求。

电力变压器在离实验室约1km远的变电所将电压110kV降至10kV,再由10kV电缆连接到到实验室为电源提供约25MVA的供电容量,20MW电源有二组无功补偿及谐波抑制,提供的总容性无功约为810MVar,使电源在较大运行电流下的功率因素大于0.9

国内外现状

  我们的目标是将强磁场高稳定度电源系统电流纹波峰峰值和八小时稳定度都做到10ppm,建成后的强磁场电源系统将达到国际一流水平。参照国际上四大强磁场实验室高稳定度直流电源系统。

日本15MW

纹波100ppm

4小时稳定度10ppm

法国24MW

纹波50ppm

8小时稳定度10ppm

美国40MW

纹波10ppm

12小时稳定度10ppm

荷兰20MW

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电话:0551-65592855 传真:0551-65591149