نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده پلاسما و گداخت، رئیس آزمایشگاه کنترل و الکترونیک

2 ندارند

3 گروه قدرت- دانشکده برق، دانشگاه خواجه نصیر، تهران

4 پژوهشکده گداخت

چکیده

در این مقاله سیستم تامین انرژی و تخلیه جریان در سیم‌پیچ چنبره‌ای توکامک دماوند به منظور افزایش زمان میدان‌های مغناطیسی با هدف افزایش زمان ماندگاری پلاسما، طراحی و شبیه‌سازی شده است. در حال حاضر در این توکامک جریان سیم‌پیچ چنبره‌ای دارای نیم سیکل سینوسی با مدت زمانms 100 و پیک جریان kA12 است که میدان مغناطیس تقریباT 1/1 در مرکز چنبره تولید می‌کند و ناحیه تخت آن در حدود ms20 می‌باشد که برای تشکیل و محصورسازی پلاسما استفاده می‌گردد. با هدف ارتقاء توکامک دماوند به منظور افزایش مدت زمان ماندگاری پلاسما به ms200، ضروری است که سیستم‌های تامین انرژی و کنترل مربوط به جریان سیم‌پیچ‌های قطبی و چنبره‌ای جدید طراحی و ارتقاء یابد. برای رسیدن به هدف مذکور، در این مقاله سیستم تامین انرژی اصلی بر پایه منابع انرژی ذخیره‌ساز ابر خازن با ظرفیت F21، ولتاژ تحمل V900 و چیدمان 7 شاخه سری، 8 شاخه موازی طراحی شده است. همچنین جهت تامین و تثبیت جریان سیم‌پیچ چنبره‌ای، مبدل چاپر با 7 ماژول موازی به همراه سیستم کنترل حلقه بسته با کنترل کننده هیسترزیس طراحی و شبیه‌سازی شده است. سیستم کلی قابیلت تامین و تثبیت میدان مغناطیسی از محدوده 7/0 تا 2/1 تسلا با ریپل کمتر از 2/0% و مدت زمان ms 200 برای ناحیه تخت دارد. همچنین سیستم شارژ بانک ابر خازنی بر اساس مبدل یکسوساز 12 پالسه و مبدل باک با روش جریان ثابت، طراحی و شبیه سازی شده است که نتایج مطلوبی را حاصل کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Supercapacitors Based Power Supply Design for Toroidal Field coil of Upgrade Damavand Tokamak

نویسندگان [English]

  • hossein rasouli 1
  • Amir Reza Darabi 2
  • karim Abbaszadeh 3
  • hojat babaee 4
  • Amir Hossein maroufkhani 4

1 C,ia'hiHead of Control and Electronics Laboratory

2 no

3 Faculty of Electrical Engineering, K.N. Toosi University of Technology

4 no

چکیده [English]

In this manuscript the current discharge and the power supply system of toroidal field (TF) coils of Damavand tokamak have been designed and simulated to increase the magnetic field time and consequently the plasma duration. Currently, the TF coils current used to form and confine plasma has sinusoidal half-cycle waveform with a duration of 100ms and a current peak of 12kA which produces 1.1T magnetic field at the center of the chamber and its flat-top area is about 20ms. With the aim of upgrading Damavand tokamak, in order to increase the plasma duration to 200ms, it is necessary to upgrade the energy supply system and control system of toroidal and poloidal field coils currents. For this purpose, in this paper, the main power supply system has been designed based on super-capacitors with capacitance of 21F, voltage of 900V and topology of series-parallel (7*8). Also, to supply and stabilization of TF current, the chopper converter with seven parallel modules with the closed-loop control system with hysteresis controller has been designed and simulated. The general system is capable of supplying and stabilizing the magnetic field from the range of 0.7 to 1.2 Tesla with a ripple of less than 0.2% and duration of 200ms for the flat area. Also, the charging system of super-capacitors has been designed and simulated using the 12-pulse rectifier converter and the buck converter with the constant current method, which has achieved desirable results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Toroidal Field Coil
  • Damavand tokamak
  • Power Convertor
  • Supercapacitors
  • Plasma