AbstractThe RFX power supply system is a combination of electrical devices, such as a.c.-d.c. converters, direct current interrupters, large capacitor banks and fast closing switches, whose coordinated operation allows the investigation of plasmas in the reverse field pinch (RFP) configuration. The large electrical power, required for the pulses, is derived partly from the 400 kV high voltage Italian grid and partly by the transfer to the plasma of energy stored before the pulse in the capacitor banks or in the machine magnets.The circuit operation phases to obtain RFP configurations are initially described: after premagnetizing the machine and charging the capacitor banks, the plasma current start-up follows (between 5 and 50 ms long) during which the energy stored is transferred to the plasma. Then, by means of the a.c.-d.c. converters, the steady state of the plasma configuration is sustained for a maximum duration of 0.25 s.In the design of the power supply units a few aspects have been taken into account which have a great impact on the technical solutions: the possible fault conditions, which can in a few cases heavily damage the devices; the presence of high electromagnetic interference (EMI) which can induce noises in signals and errors in the circuit operations; the request for easy reconfigurations of the circuits, to cope with different types of plasma investigations. The fault protection led in RFX to the development of an active logic able to command the required protective actions, which have to operate within 1 ms of the fault. The EMI reduction was obtained with a careful analysis of the EMI source, related to the magnetic stray field caused by the machine magnetizing winding and by the operation of converters, capacitor banks, interrupters and ignitrons; screening of the area with control equipment, the signal insulation and a particular solution for the ground system was adopted. Finally, a high level of plant flexibility was reached by adopting a modular solution in the design of the a.c.-d.c. converter system and of the toroidal capacitor bank.In the paper the design criteria of the power supply system units are presented, together with a discussion concerning the main choices; the structures of the power supply units (the a.c. voltage network, the a.c.-d.c. converters, the capacitor bank, the energy transfer and the switching units and the pulse discharge cleaning system) are described in detail. Finally, the results of the commissioning and first operation of the whole power supply system with dummy loads are also reported.
抄録 RFX電源システムは、交流-直流変換器、直流遮断器、大容量キャパシタバンク、高速開閉器などの電気機器の組み合わせであり、これらの協調動作により、反転磁場ピンチ（RFP）配位におけるプラズマの研究が可能となる。パルスに必要な大電力は、イタリアの400kV高圧系統から一部供給され、残りはパルス印加前にキャパシタバンクまたは機器磁石に蓄積されたエネルギーのプラズマへの転送によって賄われる。RFP配位を得るための回路動作フェーズを最初に説明する：機器の予備磁化とキャパシタバンクの充電後、プラズマ電流の立上げ（5〜50msの間）が続き、その間に蓄積エネルギーがプラズマへ転送される。その後、交流-直流変換器により、プラズマ配位の定常状態が最大0.25秒間維持される。電源ユニットの設計においては、技術的解決策に大きな影響を与えるいくつかの側面が考慮されている：機器に重大な損傷を与え得る想定故障条件、信号にノイズを誘起し回路の誤動作を引き起こし得る高電磁干渉（EMI）の存在、および異なる種類のプラズマ実験に対応するための回路再構成の容易性に対する要求である。故障保護に関しては、RFXでは、故障発生から1ms以内に必要な保護動作を指令できる能動論理回路の開発に至った。EMI低減は、機器磁化巻線ならびに変換器、キャパシタバンク、遮断器、イグナイトロンの動作に起因する磁気漏洩場に関するEMI源の入念な解析と、制御機器を収容する領域のシールド、信号絶縁、および接地系統に対する特別な解決策の採用によって達成された。さらに、高いプラント柔軟性は、交流-直流変換器システムとトロイダルキャパシタバンクの設計におけるモジュール方式の採用によって実現された。本論文では、電源システムユニットの設計基準と主要な選択に関する考察を提示し、電源ユニットの構造（交流電圧系統、交流-直流変換器、キャパシタバンク、エネルギー転送・開閉ユニット、パルス放電洗浄システム）を詳細に記述する。最後に、模擬負荷を用いた電源システム全体の試運転および初期運転の結果も報告する。