1、國際熱核聚變實驗堆ITER是目前世界上規(guī)模最大的全超導托卡馬克裝置，由32個國家共同研制，旨在驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性。ITER極向場(Poloidal Field，PF)電源變流器系統(tǒng)作為ITER裝置的重要子系統(tǒng)，是目前世界上功率最高，運行模式最復雜的特種電源系統(tǒng)。常規(guī)的一體化電源設計方法已無法滿足ITER PF電源變流器系統(tǒng)的技術及工程需求。本文以ITERPF電源變流器系統(tǒng)為對象，提出了超導磁體電源變流系統(tǒng)的模塊化設計方

2、法，重點對ITER PF變流器串聯(lián)系統(tǒng)的控制保護邏輯、啟動退出策略、無功最小化控制及信號去噪等關鍵問題進行了深入研究，并結合ITER PF串聯(lián)順序測試平臺對關鍵問題的解決方案進行了實驗驗證。本文的主要研究內容和創(chuàng)新點具體如下:
　　(1)基于模塊化設計思想，提出了采用模塊的共用性和組合優(yōu)化效應實現(xiàn)高電壓、大電流超導磁體電源變流系統(tǒng)的模塊化設計方法，有效降低了系統(tǒng)的設計難度。
　　(2)研究了ITER PF變流器串聯(lián)系統(tǒng)的控制

3、和保護邏輯，實現(xiàn)了系統(tǒng)的復雜模式運行。同時，針對串聯(lián)復雜系統(tǒng)的同步啟停問題，提出了借助旁通的安全啟動策略和大電感儲能負載條件下的可靠退出策略，并通過實驗驗證了其可行性和可靠性。
　　(3)針對ITER PF變流器串聯(lián)系統(tǒng)無功功率最小化控制進行研究，提出了極值控制的電壓分配方式。在不增加任何額外設備的情況下，通過算法優(yōu)化實現(xiàn)串聯(lián)系統(tǒng)無功功率最小化控制，減小無功沖擊對電網造成的危害，降低了無功補償系統(tǒng)的裝機容量及設備投資。