AbstractThis paper presents the solution for the construction of power supplies to feed a group of coils for the new stellerator is being built in the Max-Planck Institute for Plasma Physics, IPP, in Greifswald. The 10 control coils in the stellerator are regulated by 10 power supplies, that must provide a controlled current compounded of direct current and 0–20 Hz bandwidth AC current in a range of almost 3 kA at low voltage, 30 V, in four quadrants. Positive and negative voltage and sinusoidal current with low harmonic distortion is required by load. Besides, all the sources must operate current synchronizated on time. The selected design is based on Switch-mode-power supply technology (SMPS) instead of classical thyristor based technology (SCR). This provide the system with a very high regulation response (very low current and voltage ripple) and excellent input power factor, keeping the grid Total Harmonic Distortion (THD) under minimum values. Due to low voltage and voltage drop requirements, the inverter is compounded of MOSFET transistors which allow also higher regulation speeds. Driver control and main tasks management is supported by Digital Signal Processing Technology (DSP) to achieve desired system response. The system in its entirety requires a high efficiency due to thermal considerations and reduced space. The presented system introduces a decisive solution for the future power supplies to superconducting or regular coils, where the regulation, precision and ripple requirements are a base of design.
本稿では、グライフスヴァルトにあるマックス・プランク研究所IPPで建設中の新型ステラレーター用コイル群に給電する電源の構築ソリューションを提示する。ステラレーター内の10個の制御コイルは10台の電源によって制御され、低電圧30V・4象限動作で、ほぼ3kAの範囲の直流電流と0〜20Hz帯域幅の交流電流からなる制御電流を供給しなければならない。正負の電圧と低い高調波ひずみを持つ正弦波電流が負荷から要求される。さらに、全電源は時間的に同期して電流を動作させなければならない。選定された設計は、従来のサイリスタ方式（SCR）ではなく、スイッチング電源技術（SMPS）に基づいている。これにより、システムは非常に高い制御応答性（非常に低い電流・電圧リプル）と優れた入力力率を実現し、系統の全高調波ひずみ（THD）を最小限に抑える。低電圧・低電圧降下の要件により、インバータはMOSFETトランジスタで構成され、より高速な制御も可能である。ドライバ制御とメインタスク管理は、所望のシステム応答を達成するためにデジタル信号処理技術（DSP）によってサポートされている。システム全体としては、熱的考慮と省スペースのため、高い効率が要求される。提示されたシステムは、調整、精度、リプル要件が設計の基本となる、超電導コイルや通常コイル向けの将来の電源に対する決定的なソリューションを提供する。