T∕CPSS 104.2-2026 磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统通 用技术规范 第2部分：变流器

磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统通用技术规范第2部分：变流器device—Part2:Converter2026-08-20实施2026-08-20实施I Ⅲ 1 13术语和定义 14组成与功能 24.1电压源型变流器的组成 24.2电压源型变流器的功能特点 3 3 35.2使用条件 3 4 45.5远程监控 45.6外壳防护等级 45.7保护功能 46设计内容 5 56.2交流滤波器 5 66.4H桥变流器输出电感 66.5功率器件选型 8 96.7冷却系统 8.1标志 8.2包装 Ⅱ本文件起草单位：中国科学院合肥物质科学研究院、聚变新能(安徽)有限公司、核工业西南物理本文件主要起草人：陈晓娇、张秀青、黄连生、何诗英、王泽京、黄懿赟、宋执权、王雅丽、陈俊宏、张潇鹏、黄海宏、董密、杨建、宋冬然、李传、李生权、汤龙、熊川羽、王博、陈元初、马振宇、左英、李令鹏、王山山。ⅢT/CPSS104—2026《磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统通用——第3部分：控制系统。目的在于确立磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统的核心组成部分控——第4部分：试验。目的在于确立磁约束聚变装置电压源型磁体电源设备出厂试验和系统集成试本文件是第2部分。1第2部分：变流器本文件适用于磁约束聚变装置兆瓦级电压源型变流器设计。大电流领域中的电压源型变流器设计可参照执行。仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验为磁约束核聚变装置中的磁体提供可调节电能的装置，用于等离子体的产生、维持、加热以及位形控制。[来源：GB/T2900.33—2004,551-12-02,有修2前级PWM整流器采用基于全控功率器件的电压源型变流器，并结合脉冲功率调节技术，用于实现交流3中间电容储能中间电容储能交流控制保护系统PWM整流器直流母线电压H桥变流器泄能装置在各H桥变流器单元输出端串联均流滤波电感。该电感电压源型变流器为超导磁体提供可控的电压和电流，实现等离子体建立、维持及位形控制，应具备但不限于以下功能特点：c)宜采用全数字控制。5.1技术参数f)输出电压响应时间应不超过2ms;5.2.1.1温度4a)传导骚扰(CE):应控制在ClassA工业限值范围内，c)谐波与间谐波：网侧电流谐波应满足GB/T-14549要求，总谐波畸d)电压波动与闪变：应满足GB/T12326限值要求，短时闪变P₃宜≤1.0,长时闪变P宜≤0.65。5U₂—PWM整流器的交流输入电压(即整流变压器副边线电压有效值),单位为伏特(V);6态约束的上限值可按公式(4)确定；c)为满足电流谐波抑制指标要求，交流电感取值范围的下限值可按公式(5)或(6)确定。 (5) (6)7T₈——载波周期，单位为秒(s);在载波移相调制方式下，以支路1为例，各支8…………(9)9电源柜应设置符合规范的保护接地系统，确保设备运行安全及人员防护，具体要求包括但不限于：b)功率单元接地电阻不应大于1Ω,控制系统接地电阻不应大于2Ω;c)所有金属外壳、门体及需接地的电气部件应通过低阻抗路径可靠接地，连接点应具备防腐蚀、e)高压回路与控制回路应实现电气隔离设计，避免故障电压窜入控制系统；f)设备应具备故障状态下的快速能量泄放与安全隔离能力，确保储能电容电压在规定时间内降至安全电压以下；c)搭接面应保证充分接触压力，避免因制造公差或装配应力导致接触电阻增大；电流等级A电流密度铜铝功率模块结构热稳定性应在额定电流持续运行条件下验证，其关键部材质K铜铝b)在最大短路电流下，功率模块组件的结构应力应低于材料的屈服强度，最大形变量应符合允许水冷系统管道及其连接部件宜采用316L不锈钢或等效耐腐蚀铜合金材料；在存在高电位差或杂散电流环境下，应采用绝缘隔离接头或绝缘复合管材，并配置等电位连接措施，以抑制电化学腐蚀。水路结构设计应满足串联—并联分配合理、流阻均衡原则：各功率模块冷却回路宜采用对称并联结构，串联回路长度应尽量一致，避免因压降差异引起流量分配不均；关键支路应设置节流/平衡结构以实现流量均衡。水冷管道外壁应进行防凝露设计与保温处理，避免冷凝水长期积聚导致腐蚀；关键阀门及控制部件应定期检查，并配置防尘防水防护结构。b)提供网络接口及硬件接口，与聚变装置中央控制系统实现信号交互及系统状态联锁；e)独立设置设备联锁控制器。6.8.2控制器性能应达到以下要求：a)定时精度优于1μs,定时器摆动小于定时周期的5%,100s累积时间误差不超过10μs;b)控制周期小于1ms。1)实时接收主控制层运行主控1)接收主控制层运行控制器、保护系统(如失超保护系统)等联锁信号，实现变流器联锁保a)设备安全通用要求包括：b)控制电源要求包括：3)每一控制器电源进线端应安装熔断器或断路器；4)安装于变流器内部的控制器，应采用线性直流稳压电源(不大于48V)供电，电压纹波应——一般性检查；——预充电试验；——空载电压试验；——均压试验；e)组件和设备功率损耗测量。试验项目型式试验1★一2★一3★一4一★5★一6★一7空载电压试验★一8★一9电压响应试验★一★一★一★一一★一★一★一★仅适应于多功率器件串联情况。b)配电回路保护逻辑试验；预充电试验旨在检验电压源型磁体电源变流