廈門阿米控技術(shù)有限公司

ABB 3HAB2207-1

ABB 3HAB2207-1

ABB 3HAB2207-1HL-2A托卡馬克是我的一個(gè)大型核聚變研究實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置的供電系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)－飛輪－交流脈沖發(fā)電機(jī)組經(jīng)過變壓器和晶閘管變流器對(duì)負(fù)載線圈供電。對(duì)于這樣的供電系統(tǒng)，若采用直接由電網(wǎng)供電的方式會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大的沖擊和產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁污染。因此，我們采用了際上普遍的做法，利用裝置的脈沖工作制，采取自電網(wǎng)取能經(jīng)電動(dòng)交流脈沖飛輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行隔離、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、功率放大和釋能的供電方式。也就是采用兩套90MVA 交流飛輪發(fā)電機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱發(fā)電機(jī)組或機(jī)組）對(duì)該實(shí)驗(yàn)裝置脈沖供電。整個(gè)機(jī)組由2500kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)、90噸飛輪、90MVA發(fā)電機(jī)組成。其工作原理是通過6000V電網(wǎng)供電給電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)飛輪和發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并達(dá)到電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速1477r.p.m，之后自由加速。這時(shí)在勵(lì)磁機(jī)的作用下，發(fā)電機(jī)將儲(chǔ)存于飛輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄?span>HL-2A裝置放電使用。

實(shí)驗(yàn)裝置中，液體轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)器（即滑差調(diào)節(jié)器）主要起兩方面的作用。一、實(shí)現(xiàn)兩套機(jī)組的起動(dòng)過程。當(dāng)機(jī)組經(jīng)過盤車到轉(zhuǎn)速12 r.p.m時(shí)，接入6000V電網(wǎng)的真空開關(guān)合閘，滑差調(diào)節(jié)器投入工作。隨后通過調(diào)節(jié)滑差調(diào)節(jié)器中活動(dòng)電極的高度使具有280t-m²飛輪矩的機(jī)組恒電流（I=230A）加速到額定轉(zhuǎn)速1477r.p.m，然后自由加速。二、實(shí)現(xiàn)機(jī)組的調(diào)速。當(dāng)脈沖發(fā)電機(jī)要給實(shí)驗(yàn)裝置脈沖供電時(shí)，整個(gè)裝置的實(shí)驗(yàn)放電對(duì)于2500kW的電動(dòng)機(jī)而言是一個(gè)很大的脈沖負(fù)載，迫使機(jī)組的轉(zhuǎn)速下降，機(jī)組釋放出飛輪儲(chǔ)存的機(jī)械能，幫助電動(dòng)機(jī)克服尖峰負(fù)荷。為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)以及減少電動(dòng)機(jī)脈沖工作時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，在裝置的實(shí)驗(yàn)放電之前，必須在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮瑁簿褪菍⒒顒?dòng)電極提高到合適的高度（如圖1中KB所示）。當(dāng)實(shí)驗(yàn)放電完成之后，通過調(diào)節(jié)活動(dòng)電極的高度使機(jī)組電流（I=230A）恒定，再加速到額定轉(zhuǎn)速1477r.p.m，然后自由加速。如此重復(fù)調(diào)速過程，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

２ 滑差調(diào)節(jié)器控制的硬件設(shè)備

圖1  滑差調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備

滑差調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示,它主要由電流比為400/5A的LQJ-10型電流互感器（圖中101HL）、電流變送器、PID反饋控制調(diào)節(jié)板、穩(wěn)壓電源、PLC組成。其中的PLC采用的是日本三菱公司生產(chǎn)的FX-80MR型可編程序控制器，該PLC具有40個(gè)輸入點(diǎn)、40個(gè)輸出點(diǎn)，其CPU、RAM、通信功能等集成于一體，可擴(kuò)展ROM，通過手持編寫器可方便地輸入和更改程序，也可通過加密碼來保證程序的安全。

電流變送器將電流傳感器輸出的二次電流變換為直流電壓輸出。PID反饋控制調(diào)節(jié)板將給定值和電流變送器的輸出信號(hào)相比較，通過PID控制直流調(diào)速電源的輸出，從而控制電極提升電機(jī)的轉(zhuǎn)速使液體電阻的活動(dòng)電極隨定子電流的變化而變化。整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在電極下降過程中，當(dāng)定子電流大于或等于230A時(shí)，活動(dòng)電極靜止；當(dāng)定子電流小于230A時(shí)，活動(dòng)電極下降，并且隨著定子電流的減小，活動(dòng)電極的下降速度也變快