Conceptual Design of the Power Supply system for the in-vessel saddle coils for MHD control in ASDEX Upgrade

In the frame of an ASDEX Upgrade enhancement, a system of active in-vessel coils (of two types, dubbed “A” and “B”) for MagnetoHydroDynamic (MHD) stabilization is being designed. The conceptual design of the power supply system has been worked out on the basis of the requirements, and extensive analyses have been performed to verify that the identified electrical schemes, based on a cascade topology with two IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) H-bridges in series for the “A” units and one H-bridge for the “B” ones, were able to fulfill all the requirements, with the semiconductors operating well within safety operating limits. This work summarizes the studies which led to the definition of the power supply requirements, describes the topologies of the selected basic units and of the overall scheme, discusses the design choices, reports the results of the numerical simulations made to check the overall performance and analyses the problem of conducted EMI generated by the new power supply system.

Nell’ambito delle proposte di modifica dell’esperimento ASDEX Upgrade un sistema di bobine attive (di due tipi, denominate “A” e “B”) montate all’interno della camera da vuoto per la stabilizzazione dei modi MHD è stato progettato. Lo studio concettuale del sistema di alimentazione è stato elaborato sulla base dei requisiti. Sono state eseguite analisi estese per verificare che i moduli di base identificati, basati su una topologia a cascata con due ponti di tipo H basati su IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) per le unità di tipo “A” ed un singolo ponte H per le unità di tipo “B”, quelle, siano in grado di soddisfare tutti i requisiti, assicurando che i semiconduttori operino entro i limiti operativi di sicurezza. Questo lavoro riassume le analisi che hanno portato alla definizione dei requisiti delle power supply, descrive lo schema elettrico dell’unità di base individuata e del sistema generale, illustra le scelte di progetto, riporta i risultati delle simulazioni numeriche per verificare le prestazioni complessive a analizza il problema del rumore elettrico prodotto dal nuovo sistema di alimentazione.