[发明专利]超导磁体系统及控制方法

说明书

本申请提供了一种超导磁体系统及控制方法。超导磁体系统包括超导线圈组件和失超保护电路。失超保护电路包括第一保护开关、第二保护开关、第一加热组件、第二加热组件、控制器件和检测器件。超导线圈组件依次与第一保护开关和第二保护开关串联，并形成闭环回路。第一加热组件并联于第一保护开关的两端，且第一加热组件与超导线圈组件热耦合。第二加热组件并联于第二保护开关的两端，且第二加热组件与超导线圈组件热耦合。第一加热组件与第二加热组件的加热功率密度不同。检测器件用于检测流经超导线圈组件的励磁电流，并输出检测信号。控制器件响应于失超信号并基于检测信号控制第一保护开关或第二保护开关失超。

技术领域

本申请涉及低温冷却的超导磁体技术领域，特别是涉及超导磁体系统及控制方法。

背景技术

磁共振设备的超导磁体在经历失超时，磁体内的线圈会承受高电压、焦耳热温升、温差应力等不利因素，其中任何一种因素都有可能对超导磁体线圈产生不可逆转的负面影响。超导磁体在失超时，可通过失超保护电路进行保护。目前，现有的失超保护电路在接到超导磁体失超的信号后，外部电源或能源仅提供较小的能量加热磁体回路上的一个触发型超导开关，从而将很高的运行电流切换进入并联于触发型超导开关的一系列贴近磁体线圈的加热器网络中。利用超导磁体本身的运行电流能量来提供加热器网络的焦耳发热。

但上述这种模式存在一个弊端：即当失超电流具有较大不确定性时（例如在100A-500A范围内变化），贴近磁体线圈的加热器网络存在难以进行合适的设计。因为在失超的瞬间，进入加热器网络的电流和加热功率密度，是和失超时刻的运行电流（即失超电流）成正比的。如果针对100A低电流失超的情况进行加热网络设计，那么在500A高电流失超的时候加热网络即很有可能因为过高的功率密度而烧毁。如果针对500A高电流失超的情况进行加热网络设计，那么在100A低电流失超时则很有可能因为加热功率密度过低而起不到失超传播的作用。

即现有的超导磁体系统中失超保护电路因失超加热器网络的加热功率密度过于依赖失超发生时的失超电流数值，使得贴近磁体线圈的加热器网络很难兼顾到范围较大的失超电流，导致失超保护存在隐患。

发明内容

基于此，有必要针对现有超导磁体系统中失超保护电路因失超加热器网络的加热功率密度过于依赖失超发生时的失超电流数值，使得贴近磁体线圈的加热器网络很难兼顾到范围较大的失超电流，导致失超保护存在隐患的问题，提供一种超导磁体系统及控制方法。

一种超导磁体系统，包括超导线圈组件和与所述超导线圈组件电气连接的失超保护电路，所述失超保护电路包括：

第一保护开关、第二保护开关、第一加热组件、第二加热组件、控制器件以及检测器件；

所述超导线圈组件依次与所述第一保护开关和所述第二保护开关串联，并形成闭环回路；

所述第一加热组件并联于所述第一保护开关的两端，且所述第一加热组件与所述超导线圈组件热耦合，所述第二加热组件并联于所述第二保护开关的两端，且所述第二加热组件与所述超导线圈组件热耦合，所述第一加热组件与所述第二加热组件的加热功率密度不同；

所述检测器件用于检测流经所述超导线圈组件的励磁电流，并输出检测信号；

所述控制器件的第一输入端用于获取失超信号，所述控制器件的第二输入端与所述检测器件电连接，并用于获取所述检测信号，所述控制器件响应于所述失超信号并基于所述检测信号控制所述第一保护开关或所述第二保护开关失超。

在其中一个实施例中，所述超导线圈组件包括多个串联连接的超导磁体线圈；

所述第一加热组件包括多个串联连接的第一电阻，所述第一电阻与所述超导磁体线圈热耦合，且所述第一电阻与所述超导磁体线圈一一对应。

在其中一个实施例中，所述第二加热组件包括多个串联连接的第二电阻，所述第二电阻与所述超导磁体线圈热耦合，且所述第二电阻与所述超导磁体线圈一一对应。