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제안 방법
- ITER 초전도자석 AC/DC 컨버터의 알루미늄 버스바구조물 재료를 선정하고, 설계한 구조물의 구조 및 전자기력 해석을 실시하였다. 컨버터의 6-펄스 단위모듈을 실제크기로 제작하여 정격전류 및 단락전류 시험에서 병렬 소자간 전류분배 품질, 그리고 컨버터 동작 및 구조적 안정성을 확인하였다.
- [1∼4] ITER AC/DC 컨버터는 12-펄스 Thyristor back-to-back 브리지 구조이며, 본 연구는 그 단위모듈인 6-펄스 back-to-back 브리지를 실제크기로 제작 및 시험한다.
- 컨버터 버스바 구조물의 재료는 알루미늄 합금 중 기계적 강도와 전기적 특성을 만족하는 재질로 선정하고, 설계한 구조물에 대한 지진 및 전자기력 해석을 통하여 설계를 검증한다. 알루미늄 용접으로 제작한 버스바 구조물에 10 병렬 Thyristor 컨버터 및 보호회로를 구성하고 정격전류(30 kA) 및 단락전류(250 kA) 시험을 실시하여 전류분배품질 및 구조적 안정성을 확인한다.
- [1∼4] ITER AC/DC 컨버터는 12-펄스 Thyristor back-to-back 브리지 구조이며, 본 연구는 그 단위모듈인 6-펄스 back-to-back 브리지를 실제크기로 제작 및 시험한다. 컨버터 버스바 구조물의 재료는 알루미늄 합금 중 기계적 강도와 전기적 특성을 만족하는 재질로 선정하고, 설계한 구조물에 대한 지진 및 전자기력 해석을 통하여 설계를 검증한다. 알루미늄 용접으로 제작한 버스바 구조물에 10 병렬 Thyristor 컨버터 및 보호회로를 구성하고 정격전류(30 kA) 및 단락전류(250 kA) 시험을 실시하여 전류분배품질 및 구조적 안정성을 확인한다.
- ITER 초전도자석 AC/DC 컨버터의 알루미늄 버스바구조물 재료를 선정하고, 설계한 구조물의 구조 및 전자기력 해석을 실시하였다. 컨버터의 6-펄스 단위모듈을 실제크기로 제작하여 정격전류 및 단락전류 시험에서 병렬 소자간 전류분배 품질, 그리고 컨버터 동작 및 구조적 안정성을 확인하였다. 이 결과는 향후 ITER 컨버터 조달 본제품인 12-펄스 back-to-back 브리지와 제어기의 설계 및 성능검증에 활용될 예정이다.
대상 데이터
- ITER 컨버터의 버스바는 전기적 도체일 뿐만 아니라 자체하중 및 부착물의 하중을 지지하는 구조물이기도 하다. 따라서 알루미늄 버스바구조물의 재질은 전기전도율뿐만 아니라 기계적 강도도 비교적 우수한 A6101-T6 합금으로 선정하였다. 알루미늄합금 원자재 제조방식에는 압연과 압출이 있는데, 압연방식은 국내에서 생산은 가능하나 생산경험이 없는 관계로 제품 신뢰성 확보를 위하여 압출방식의 해외 납품실적이 있는 업체의 제품을 선정한다.
- 시제품은 6-펄스 back-to-back 브리지이나 본 논문에서는 Forward 브리지만 시험하였다. 정격전류 시험에서 30 kA의 출력전류 운전에 성공하였으며, 단락전류시험에서는 250 kA의 전류를 80 ms 동안 흘렸을 때 컨버터가 전기적, 구조적으로 안정적임을 확인하였다.
- 따라서 알루미늄 버스바구조물의 재질은 전기전도율뿐만 아니라 기계적 강도도 비교적 우수한 A6101-T6 합금으로 선정하였다. 알루미늄합금 원자재 제조방식에는 압연과 압출이 있는데, 압연방식은 국내에서 생산은 가능하나 생산경험이 없는 관계로 제품 신뢰성 확보를 위하여 압출방식의 해외 납품실적이 있는 업체의 제품을 선정한다.
데이터처리
- ITER AC/DC 컨버터는 20년 동안 지진 등의 외력 및 전자기력 등을 견디며 안정적으로 운전되어야 한다. 컨버터 버스바구조물을 ANSYS 툴을 이용하여 해석하고 그 결과를 분석하였다. 분석결과 버스바구조물은 전체적으로 강건하였으나 컨버터를 지지하는 애자 부분의 취약성이 확인되었으므로 애자의 지지력을 보완하여 해결하였다.
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