[实用新型]一种超导磁体宽幅大功率电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子开关技术领域，具体涉及一种超导磁体实验专用宽幅大功率电源，尤其适合大电流高电压和负载变换范围较大的场合。

背景技术

在现代电力系统中，随着高温超导磁体的应用不断增多，要求也愈来愈高。然而，超导磁体一般都有交流损耗，这不仅会提高制冷系统的负担，增加冷却成本，而且会引起超导设备运行失稳，出现磁体失超现象，导致严重事故，因此超导磁体的交流损耗严重影响其运行效率和经济性。一般地，只有当超导磁体交流损耗极小时，超导设备的制冷才更加容易，成本也低，此时超导磁体才能稳定运行，表现出超导的优越性能，因此交流损耗是衡量超导磁体性能的重要指标，是超导电力设备设计的重要参考。

综上所述，研究高温超导磁体的交流损耗，为超导电力技术的迅速发展打下了坚实的基础，提供了强有力的理论支撑和实验基础，从而加速了它在电力系统中更普遍的应用。

由于超导材料所承载的电流和电压均很大，市售的电源难以同时满足长样和短样实验要求。采用模拟功率放大器方法实现的恒流源电路具有波形线性度和稳定度好，失真小，但是由于采用模拟器件，存在电路复杂，效率低，功率小，发热量大的缺点。无法满足超导长样实验高电压，大电流的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的：提出一种针对超导磁体实验需要的宽范围大功率电源设计。尤其是提出一种在提供大功率的同时，通过调节电流上升率，能够有效避免磁体失超问题，同时有各种保护措施，能够最大限度的保护磁体和电源的安全可靠的电源。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种超导磁体宽幅大功率电源装置，包括调压器、整流器、逆变器，本实用新型特征在于：所述调压器输出端与所述整流器输入端相连，所述整流器采用三相PWM（Pulsed Width Modulation，脉冲宽度调制）整流电路输出，并且以IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）作为开关器件，所述整流器输出端与所述逆变器相连，所述逆变器采用单相全桥逆变输出，并且以IGBT作为其开关器件。

本实用新型电源通过所述调压器实现进线电压的宽范围调节。

本实用新型整流器利用三相PWM整流的电压调制控制，实现宽范围交流电压下的稳定直流输出，以最终通过所述逆变器实现稳定的交流电流输出。

本实用新型所接负载变换范围广，从16mH到160mH感抗范围的超导磁体。通常电网电压是380V，三相PWM整流最低的直流母线电压约510V，在接小负载时，电流较小，波形将产生失真，本实用新型采用调压器作为输出，可保证输出电流波形在较小时，仍然恒定不变，波形失真小。此外，电路中采用了IGBT作为开关器件，保证了大功率输出。

本实用新型的特点还包括：

1、输出功率大，输出电压最大±1000V，最大电流±200A，有利于实现超导磁体的交流长、短样实验；

2、输出电流和负载无关。

附图说明

图1是本实用新型电路的总体框图。

图中标号：1为调压器，2为整流器，3为逆变器，4为直流母线泄能支路，5为磁体保护泄能支路，6为超导磁体，7为数字信号控制器，8为硬件保护板，9为闭环霍尔，10为直流母线电容，11为输入电压电流采集信号，12为输出电压电流采集信号。

具体实施方式

一种超导磁体宽幅大功率电源装置，包括调压器1、整流器2、逆变器3，本实用新型特征在于：所述调压器输出端与所述整流器输入端相连，所述整流器采用三相PWM（Pulsed Width Modulation，脉冲宽度调制）整流电路输出，并且以IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）作为开关器件，所述整流器输出端与所述逆变器相连，所述逆变器采用单相全桥逆变输出，并且以IGBT作为其开关器件。

本实用新型电源通过所述调压器实现进线电压的宽范围调节。

本实用新型整流器利用三相PWM整流的电压调制控制，实现宽范围交流电压下的稳定直流输出，以最终通过所述逆变器实现稳定的交流电流输出。 

1.调压器

图中1为调压器，通过调压器调节，使输入电压在0-380V内连续可调。

2.整流器

图中2为整流器，通过DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）数字控制，并且采用霍尔传感器采集电压电流，实现闭环控制，使整流器对输入电压的波动有一定的适应性，能够稳定的输出直流电。