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国家大科学工程超导托卡马克聚变实验装置(EAST)计划2005年底投入运行，这将是世界上第一个投入运行的全超导托卡马克实验装置。在运行期间一旦电网出现嬗变或者秒级跳闸、低温和真空系统短时掉电使真空和低温条件不能保持将造成超导磁体失超，为使超导磁体重新进入超导态可能花长达数天的时间，由此造成时间和经济上的损失是巨大的。基于超导托卡马克纵场线圈(TFSC)构成的超导磁体储能不间断电源(SMES-UPS)可用来避免这种情况。
本文设计的多模块并联结构的电流源型SMES-UPS变流器，在电网正常、EAST装置正常运行时可以作为纵场线圈的励磁电源，按照物理实验的要求控制纵场线圈电流的上升、下降或维持恒定并能够保证网侧的低谐波污染和高功率因数；而电网一旦出现短时故障，SMES-UPS变流器又可用作真空和低温系统的UPS电源，迅速将纵场线圈的储能取出为真空和低温系统供电，待电网正常时又恢复到为纵场线圈励磁的状态。这样在增加投资较小的情况下就可以大大提高EAST装置长期运行的稳定性。对电压源型SMES-UPS变流器和电流源型SMES-UPS变流器进行了比较研究，针对纵场线圈低电压、大电流的特点本文选择了电流源型SMES-UPS变流器结构。论文中首先对单模块三相电流源型变流器的数学模型和三值逻辑PWM开关信号的产生进行了详细分析；接着对多模块电流源型变流器的数学模型和移相SPWM开关函数进行研究得到了多模块并联电流源型变流器在较低的开关频率下和单模块电流源型变流器在很高的开关频率下有着相似的工作特性这一结论；在此基础上论文中设计了一个48桥并联的基于EAST超导纵场线圈的SMES-UPS主回路并结合纵场电源和UPS电源的工作要求对主回路中各种参数进行了详细的分析设计；最后论文介绍了一种基于DSP和CPLD的SMES-UPS变流器控制系统，提出了一种基于DSP的电网故障实时检测方法并对SMES-UPS变流器分别用作纵场励磁电源和UPS电源两种情况下的控制策略进行了理论分析。根据理论分析和仿真结果论文中还设计了一个1KVA的SMES-UPS样机并分别对单模块和8模块并联SMES-UPS用于纵场励磁电源和UPS电源进行了模拟实验，验证了本文的设计思想与相关结论。