초록 ▼

1. 최종목표 차세대 초전도 토카막장치, "KSTAR"를 위한 전원 제어시스템 개발을 최종 목표로 하며 과제 종료시 개발된 시스템이 KSTAR의 장치사양 및 운전 요구 조건을 만족토록 하여야 한다. KSTAR 장치의 전원제어 계통의 서브시스템은 다음과 같이 구성된다. (1) TF 전원장치 ; 1 set (40kA급, unipolar) (2) PF 전원장치 ; 7 sets (25kA급, bipolar) (3) IC 전원장치 ; 2 sets (20kA급, bipolar) (4) FECC 전원장치 ; 12 sets (20kA급

1. 최종목표 차세대 초전도 토카막장치, "KSTAR"를 위한 전원 제어시스템 개발을 최종 목표로 하며 과제 종료시 개발된 시스템이 KSTAR의 장치사양 및 운전 요구 조건을 만족토록 하여야 한다. KSTAR 장치의 전원제어 계통의 서브시스템은 다음과 같이 구성된다. (1) TF 전원장치 ; 1 set (40kA급, unipolar) (2) PF 전원장치 ; 7 sets (25kA급, bipolar) (3) IC 전원장치 ; 2 sets (20kA급, bipolar) (4) FECC 전원장치 ; 12 sets (20kA급, unipolar) (5) 통합제어시스템 ; 1 set (6) MG set ; 1 set 운용 (제작 및 설치 제외) 2. 연차별 연구목표 및 연구내용 ; 표 1-1 및 표 1-2 에 요약 정리 하였슴 (표 1-1. 연차별 연구목표) (1) 1차년도 · KSTAR의 전원 제어계통 각 장치에 대한 첨단기술조사 및 기본 개념설계 - 전원장치 ; 저전압-대전류 전원장치, 고전압-대전력 전원장치 - 전원 제어 시스템 - 해외 대형 토카막 및 관련 설비 방문, 기술조사 - 전원 분배계통 ; 상시부하, 펄스부하, 역율보상 장치 · 공동연구 및 장치제작을 위한 공동연구체계 구성 (2) 2차년도 · KSTAR 전원 제어 계통에 대한 첨단기술조사 및 기본설계 ; - 전원 및 제어장치; 상시 대전류 전원장치 (TF coil 용), 대전류 고속구동 전원장치 (PF 및 IC coil 용), 고전압-대전력 전원장치 (NBI 및 Klystron 용) - 초전도코일 ？치 보호회로 - 전원 분배계통; 상시부하, 펄스부하 (MG-set), 역율보상 장치 (APF 및 SVC), 수배전계통도 · 초전도 테스트코일용 모델 전원시스템 개발 ; 3MVA (300V, 10kA), 5kA/sec, unipolar, 12-상 제어식 (기본사양) (3) 3차년도 · 해외 대형토카막장치 및 TF & PF 코일 전원장치의 기술현황조사(계속) · 대용량 직류인버타 모듈 (1.3kA 급 모듈) 상세설계 및 제작 · 초전도 테스트코일 시험용 모델전원장치 제작 및 성능시험 · 초전도코일 ？치보호회로 연구 · KSTAR 전원 제어 계통 공학설계 개시 · MG-Set 기술조사 및 KSTAR용 기본설계 · KSTAR 주설비 및 부대설비를 위한 수배전 단선도 공학설계 (표 1-2. 연차별 중요연구내용 ) (1) 1차년도 · 해외 중요장치 현황 조사 · 토카막 Site 수배전 계통 기술조사 · 토카막 및 초전도 코일용 전원장치 기술현황 조사 · 토카막 및 초전도 코일용 전원 제어시스템 기술현황 조사 · NBI, LHCD, 및 ECH 용 고전압/대전력 전원장치 기술현황 조사 · 프로젝트 추진 계획서 작성 · 전력전자 계통 연구를 위한 실험실 인프라 구축 (2) 2차년도 · 초전도코일을 위한 전원시스템 기본설계 · 플라즈마가열용 고전압 전원장치 회로연구. · KSTAR 수배전계통 기본설계 · 시험용 초전도코일용 전원장치(300V/10kA) 개발 · 고효율, 초소형, 고전압 전원장치 (모델시스템: 5OkV, 8kW)의 설계완료 및 제작진행 (3) 3차년도 · 300V/10kA급 모델시스템 제작완료, 성능시험 및 전류업그레이드 (40kA)연구 · ？치보호회로 연구 및 제작 (10kA급) : 대전류용 기계식 및 전자식 스위치개발 · 정밀 직류DCCT 개발(DC 20kA급 설계 및 제작준비) · 고전압용 고주파인버타모듈 제작 (DC 50 kV, 10 kW급 제작 및 30kW급설계 ) · MG-Set 기술조사 및 KSTAR용 개념설계(1500MJ, 200MVA, 20sec) ; 대용량 모타 제어계통, 여자코일 제어계통, 운전제어시스템술지원 · 제어용 S/W 개발환경 구축

Abstract ▼

1. Ultimate GoalThe development of the power supply and control system for the next generation superconducting Tokamak facility - KSTAR is the ultimate goal of the project. The systems developed as the output product of the project should satisfy the technical specifications as well as the operation

1. Ultimate GoalThe development of the power supply and control system for the next generation superconducting Tokamak facility - KSTAR is the ultimate goal of the project. The systems developed as the output product of the project should satisfy the technical specifications as well as the operational performance requirement.List of subsystems for the KSTAR power supply & control system are as follows ; (1) TF power supply ; 1 set (40 kA class, unipolar) (2) PF power supplies ; 7 sets (25 kA class, bipolar) (3) IC power supplies ; 2 sets (20 kA class, bipolar) (4) FECC power supplies ; 12 sets (20 kA class. unipolar) (5) Integrated control system ; 1 set (6) MG set ; 1 set (operation related, exclude design and construction)2. Yearly research objectives and works scopes of the project are listed in the Table 1-1. (Table 1-1. Yearly Project Objectives & work scope) (1) 1st Year · State of technology review related with KSTAR power supply and control system ; - Power supply system ; low voltage-high current, high voltage-high power - Power supply control system - Survey of foreign large scale Tokamak facilities - AC power distribution system ; steady load, pulsed load, PF compensation · Lab. infra buildup (2) 2nd Year · State of technology review related with KSTAR power supply and control system (continue) & basic design study ; - Power supply system; for TF coil, PF & IC coils, for NBI & Klystrons - Superconducting coil quench protection system - AC power distribution network; one line diagram, MG-set, APF & SVC · Model DC power supply development for SC coil ; 3MVA (300V, 10kA), 5kA/sec, unipolar, 12-pulse SCR controlled (3) 3rd Year · State of technology review related with KSTAR power supply and control system & basic design study (continue) · HF inverter development · Model DC power supply development for SC coil ; completion & performance test · Superconducting coil quench protection system development · KSTAR power supply & control system basic design completion · Technical survey & review of MG-Set for KSTAR pulsed load · Engineering design of the AC distribution network for KSTAR facility

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 요약문...5
• SUMMARY...11
• CONTENTS...15
• 목차...17
• 표목차...19
• 그림목차...21
• 제 1 장 서 론...23
• 제 1 절 연구목적 및 필요성...23
• 제 2 절 연구범위...24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 제 1 절 국내외 기술개발현황...27
• 제 2 절 연구결과가 국내외 기술개발현황에서 차지하는 위치...30
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...31
• 제 1 절 KSTAR 전원제어장치의 기본 및 개념설계...31
• 1. TF Power System...31
• 2. PF Power System...35
• 3. IC Power System...41
• 4. Quench 보호 시스템...47
• 제 2 절 고주파 인버터 전원장치 개발...56
• 제 3 절 정밀 대전류 DCCT 개발...63
• 제 4 절 SVC 및 APF 설계 및 성능시험 결과...72
• 제 5 절 초전도 코일 시험용 모델 전원장치 개발...81
• 제 6 절 전원제어장치 제어계통 개념설계...98
• 제 7 절 AC 전력공급 계통 및 MG-set...104
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...117
• 제 1 절 개 요...117
• 제 2 절 전원제어장치 모델시스템 개발...117
• 제 3 절 고주파 인버터 회로 개발...118
• 제 4 절 ？？치보호 시스템 및 대전류 직류 차단기 개발...119
• 제 5 절 고조파 및 무효전력 보상시스템 개발...119
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...121
• 제 1 절 개요...121
• 제 2 절 전원제어장치 모델시스템 개발결과 활용계획...121
• 제 3 절 고주파 인버터 회로개발 활용계획...121
• 제 4 절 ？？치보호시스템 및 대전류직류차단기 개발 활용계획...122
• 제 5 절 고조파 및 무효전력 보상시스템 개발 활용계획...122
• 제 6 장 참고문헌...123
• 학회 및 논문발표 리스트...125