CN110085387B - 一种超导磁体系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导磁体系统，包括超导磁体线圈和失超保护电路，失超保护电路包括：失超检测模块、电源模块、开关模块、开关控制模块和失超保护加热模块；失超检测模块的输入端与超导磁体线圈连接，失超检测模块的输出端与开关控制模块的输入端连接，失超检测模块用于检测超导磁体线圈的失超状态，并在检测到超导磁体线圈失超时向开关控制模块输出触发信号；开关控制模块的输出端与开关模块的输入端连接，用于在接收到触发信号后，控制开关模块导通第一预设时长。本发明实施例，可以使得热量通过各个超导磁体线圈被平均释放，进而防止超导磁体线圈损坏。并且可避免失超保护加热模块对超导磁体线圈加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈损坏。

Description

一种超导磁体系统

技术领域

本发明实施例涉及超导磁体失超保护技术领域，尤其涉及一种超导磁体系统。

背景技术

超导磁体通常由多个超导线圈组成，在通常情况下，超导磁体在低温下具有超导特性，即阻抗接近于0。超导磁体在磁共振成像领域应用极为广泛。

磁共振系统的超导磁体中某个线圈失超时，该失超线圈会产生大量热量，这些热量如果不及时被引导，很容易烧坏超导线圈，损坏磁体。对于高场磁体，失超时线圈上的热量会非常大，单单靠超导磁体线圈内部自带的被动失超加热电路无法将失超线圈上的热量快速引导出去，造成磁体损坏。

发明内容

本发明提供一种超导磁体系统，以实现主动加热失超的超导磁体线圈，更加快速的引导磁体失超，使得热量通过磁体线圈平均释放，防止损坏磁体线圈。

本发明实施例提出一种超导磁体系统，包括超导磁体线圈和失超保护电路，失超保护电路包括：失超检测模块、电源模块、开关模块、开关控制模块和失超保护加热模块；电源模块、开关模块和失超保护加热模块串联；开关模块导通时失超保护加热模块使超导磁体线圈失超；

失超检测模块的输入端与超导磁体线圈连接，失超检测模块的输出端与开关控制模块的输入端连接，失超检测模块用于检测超导磁体线圈的失超状态，并在检测到超导磁体线圈失超时向开关控制模块输出触发信号；

开关控制模块的输出端与开关模块的输入端连接，用于在接收到触发信号后，控制开关模块导通第一预设时长。

其中，超导磁体系统还包括：电流控制模块，电流控制模块与电源模块、开关模块和失超保护加热模块串联，用于控制失超保护加热模块的电流。

其中，开关模块包括与电源模块连接的第一端和与失超保护加热模块连接的第二端，以及并联在开关模块的第一端和第二端的至少两条开关支路，每条开关支路包括一个或至少两个串联在开关模块的第一端和第二端的控制开关，每个控制开关分别包括与开关控制模块的输出端连接的输入端。

其中，开关模块包括两条并联的开关支路，每条开关支路包括两个串联的控制开关。

其中，开关控制模块包括第一计数器、第二计数器、第一防反单元、第二防反单元和锁定单元；

失超检测模块的输出端与第二计数器的输入端连接，第二计数器的输出端通过第一防反单元与第一计数器的输入端连接，第一计数器的输出端作为开关控制模块的输出端；失超检测模块的输出端还通过第二防反单元与第一计数器的输入端连接，锁定单元与第二防反单元反并联。

其中，开关控制模块还包括滤波单元，滤波单元连接在失超检测模块的输出端与第二计数器的输入端之间，以及连接在失超检测模块的输出端与第二防反单元之间。

其中，滤波单元包括第一反相器、第二反相器、第一电容和第一电阻，第一反相器的输入端与失超检测模块的输出端连接，第一反相器的输出端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端与第一电阻的第一端连接，第一电容的第二端还与第二反相器的输入端连接，第一电阻的第二端接地，第二反相器的输出端作为滤波单元的输出端。

其中，第一防反单元包括第一二极管，第二防反单元包括第二二极管，锁定单元包括第三二极管，第一二极管的阳极与第二计数器的输出端连接，第一二极管的阴极与第一计数器的输入端连接；

第二二极管的阳极与失超检测模块连接，第二二极管的阴极与第一计数器的输入端连接；

第三二极管的阳极与第二二极管的阴极连接，第三二极管的阴极与第二二极管的阳极连接。

其中，超导磁体系统的失超保护电路包括至少两个开关控制模块，至少两个开关控制模块并联在失超检测模块和开关模块的控制端之间，在每个开关控制模块的输出端和开关模块的控制端之间包括第三防反单元。

其中，第一预设时长的计算公式为：t＝W/P，t表示预设时长，W表示超导磁体系统失超需要的热量，P表示失超加热保护模块的功率。

本发明实施例提供的超导磁体系统，包括超导磁体线圈和失超保护电路，失超保护电路包括：失超检测模块、电源模块、开关模块、开关控制模块和失超保护加热模块；通过失超检测模块检测超导磁体线圈的失超状态，并在检测到超导磁体线圈失超时向开关控制模块输出触发信号；以及通过开关控制模块在接收到触发信号后，控制开关模块导通第一预设时长，使得在超导磁体系统中某一线圈失超时，失超保护加热模块可以给各个超导磁体线圈进行加热，进而使得各个超导磁体线圈的温度可以较为快速地升高，进而破坏各个超导磁体线圈呈现超导特性的条件，引导超导磁体系统中各个超导磁体线圈失超。通过扩展失超过程避免某一线圈局部失超时的热量集中，使得热量尽可能均匀地消耗在整个超导磁体的各个超导磁体线圈中，进而使得热量通过各个超导磁体线圈被平均释放，进而防止超导磁体线圈损坏。并且第一预设时长根据超导磁体线圈失超所需热量和失超加热模块的功率确定，进而避免失超保护加热模块对超导磁体线圈加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈损坏。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种超导磁体系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术中所述，超导磁体中某个线圈失超时，失超线圈会产生大量热量，如果不及时引导，很容易烧坏超导线圈，并且只依靠超导磁体线圈内部自带的被动失超加热电路无法将失超线圈上的热量快速引导出去，造成磁体损坏。具体的，超导磁体线圈只有在满足特定条件下(如特定温度、磁场、电流密度)时才能体现超导特性，一旦条件被破坏，超导磁体将发生失超。超导磁体发生失超通常发生在某个线圈的一小部分，因此发生失超的线圈的一小部分不再是超导态，并进入电阻状态，超导磁体可能储存有兆焦耳级的能量，在失超后，这些能量在该发生失超的线圈的电阻体积中被消耗，如果不适当处理失超过程，就会在发生失超的线圈局部封闭区域中消耗该能量，从而引起局部温度上升，造成磁体线圈的损坏。因超导磁体线圈内部自带的被动失超加热电路的加热能力有限，因此无法快速引导其他磁体线圈失超，无法将发生局部失超线圈所产生的热量平均释放，使得该热量被失超线圈的局部消耗，造成磁体线圈的损坏。

基于以上原因，本发明实施例提供一种超导磁体系统，图1是本发明实施例提供的一种超导磁体系统的结构示意图，参考图1，该超导磁体系统包括超导磁体线圈100和失超保护电路200，失超保护电路200包括：失超检测模块210、电源模块220、开关模块230、开关控制模块240和失超保护加热模块250；电源模块220、开关模块230和失超保护加热模块250串联；开关模块230导通时失超保护加热模块250使超导磁体线圈100失超；

失超检测模块210的输入端与超导磁体线圈100连接，失超检测模块210的输出端与开关控制模块240的输入端连接，失超检测模块210用于检测超导磁体线圈100的失超状态，并在检测到超导磁体线圈100失超时向开关控制模块240输出触发信号；

开关控制模块240的输出端与开关模块230的输入端连接，用于在接收到触发信号后，控制开关模块230导通第一预设时长。

参考图1，具体的，失超检测模块210与超导磁体线圈100连接，可实时检测超导磁体线圈100的失超状态，例如失超检测模块210可通过检测超导磁体线圈100产生的电压来检测超导磁体线圈100的失超状态。具体的，因在超导状态下超导磁体线圈100的电阻几乎为0，所以在超导状态下超导磁体线圈100产生的电压非常小。但是在超导磁体线圈100失超后，超导磁体线圈100进入电阻状态，超导磁体线圈100产生的电压将急剧增大。因此，失超检测模块210可通过检测超导磁体线圈100产生的电压检测超导磁体的失超状态。例如，失超检测模块210在检测到超导磁体线圈100产生的电压大于或等于第一电压阈值时，可判定超导磁体线圈100失超。超导磁体线圈100失超后，超导磁体线圈100产生的电压驱动失超检测模块210产生触发信号，使得开关控制模块240接收到触发信号后控制开关模块230导通第一预设时长，其中第一预设时长可以预先存储在开关控制模块240中。

开关模块230导通后，电源模块220、开关模块230和失超保护加热模块250组成的串联回路连通，失超保护加热模块250工作，以对超导磁体线圈100进行主动加热。其中，失超保护加热模块250可以与各个超导磁体线圈100紧密贴合，使得失超保护加热模块250工作时，可以给各个超导磁体线圈100进行加热，进而使得在某个线圈中的局部发生失超时，各个超导磁体线圈100的温度可以较为快速地升高，进而破坏各个超导磁体线圈100呈现超导特性的条件，引导超导磁体系统中各个超导磁体线圈100失超。通过引导超导磁体系统中的各个超导磁体线圈100失超来扩展失超过程，避免某一线圈局部失超时的热量集中，使得热量尽可能均匀地消耗在整个超导磁体的各个超导磁体线圈100中，进而使得热量通过各个超导磁体线圈100被平均释放，进而防止某一超导磁体线圈100或某几个超导磁体线圈100由于热量集中造成的损坏。

并且，第一预设时长的大小根据超导磁体线圈100失超所需热量和失超加热模块的功率确定，其中超导磁体线圈100失超所需热量与超导磁体线圈100的场强以及超导磁体线圈100的自身结构等决定，本领域技术人员可根据实际超导磁体系统中超导磁体线圈100的场强和结构等，以及失超保护加热模块250的功率设定第一预设时长，进而避免失超保护加热模块250对超导磁体线圈100加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈100损坏，更好地保护超导磁体系统。其中，失超保护加热模块250可以是电阻。

本发明实施例提供的超导磁体系统，包括超导磁体线圈和失超保护电路，失超保护电路包括：失超检测模块、电源模块、开关模块、开关控制模块和失超保护加热模块；通过失超检测模块检测超导磁体线圈的失超状态，并在检测到超导磁体线圈失超时向开关控制模块输出触发信号；以及通过开关控制模块在接收到触发信号后，控制开关模块导通第一预设时长，使得在超导磁体系统中某一线圈失超时，失超保护加热模块可以给各个超导磁体线圈进行加热，进而使得各个超导磁体线圈的温度可以较为快速地升高，进而破坏各个超导磁体线圈呈现超导特性的条件，引导超导磁体系统中各个超导磁体线圈失超。通过扩展失超过程避免某一线圈局部失超时的热量集中，使得热量尽可能均匀地消耗在整个超导磁体的各个超导磁体线圈中，进而使得热量通过各个超导磁体线圈被平均释放，进而防止超导磁体线圈损坏。并且第一预设时长根据超导磁体线圈失超所需热量和失超加热模块的功率确定，进而避免失超保护加热模块对超导磁体线圈加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈损坏。

图2是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图2，在上述实施例的基础上，失超保护电路200还包括：电流控制模块260，电流控制模块260与电源模块220、开关模块230和失超保护加热模块250串联，用于控制失超保护加热模块250的电流。

参考图2，具体的，电源模块220可以采用电源分配单元(Power DistributionUnit，PDU)，在设置超导磁体系统的电源模块220时，可以根据实际需要设定PDU的容量大小。例如，现有技术中，对于磁场强度为3T的超导磁体系统，电源模块220包括两种，一种为180V电源，另一种为150V电源，通过设置失超保护电路200包括电流控制模块260，可以使得对于不同大小的电源，流过失超保护加热模块250的电流恒定，进而保证在固定时间(第一预设时长)内，失超保护加热模块250为超导磁体线圈100提供的热量恰好满足各个超导磁体线圈100失超所需热量，使得失超保护加热模块250为超导磁体线圈100提供的热量不会过多或过少，避免超导磁体线圈100损坏。可选的，电流控制模块260为可调电阻，在接入电源模块220的电压大小不同时，可以通过调节可调电阻的阻值来保持失超保护加热模块250的加热电流的恒定。

图3是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图3，可选的，开关模块230包括与电源模块220连接的第一端B和与失超保护加热模块250连接的第二端C，以及并联在开关模块230的第一端B和第二端C的至少两条开关支路，每条开关支路包括一个或至少两个串联在开关模块230的第一端B和第二端C的控制开关，每个控制开关分别包括与开关控制模块240的输出端连接的输入端。

具体的，图3示意性地示出了开关模块230的第一端B和第二端C之间包括两条并联的开关支路，每条开关支路包括一个控制开关(分别为图中第一控制开关231和第二控制开关232)的情况，失超检测模块210检测到超导磁体线圈100发生失超，向开关控制模块240输出触发信号后，开关控制模块240向第一控制开关231的输入端K1和第二控制开关232的控制端K2输入控制信号，使得第一控制开关231和第二控制开关232导通，失超保护加热模块250开始工作，进而对超导磁体线圈100进行加热，使各个超导磁体线圈100快速失超，进而扩展失超过程，避免某一线圈局部失超时的热量集中，使得热量尽可能均匀地消耗在整个超导磁体的各个超导磁体线圈100中，进而使得热量通过各个超导磁体线圈100被平均释放，进而防止超导磁体线圈100损坏。并且，通过设置开关模块230的第一端B和第二端C之间包括至少两条开关支路，使得一条开关支路发生断路故障时，其他开关支路仍然可以导通，进而保证失超加热保护模块可以正常工作，使得失超保护电路200工作更加稳定可靠，进而保证在超导磁体线圈100失超时，各个超导磁体线圈100可以在失超保护加热模块250的加热下快速失超，保证超导磁体线圈100不被损坏。

并且，每条开关支路包括至少两个串联在开关模块230第一端B和第二端C的控制开关时，可以在开关支路的某个开关发生短路故障时，开关控制模块240仍可控制该条开关支路中的其他控制开关来控制该条开关支路的关断，进而可以保证开关控制模块240可以更加有效地控制开关模块230的导通或关断，进而可以实现失超保护加热模块250对超导磁体线圈100的加热时长的精确控制，避免失超保护加热模块250对超导磁体线圈100加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈100损坏，更好地保护超导磁体系统。

图4是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图4，在上述方案的基础上，可选的，开关模块230包括两条并联的开关支路，每条开关支路包括两个串联的控制开关。

参考图4，开关模块230包括两条并联的开关支路，一条开关支路包括第一控制开关231、第三控制开关233，另一条开关支路包括第二控制开关232、第四控制开关234，第一控制开关231的输入端K1与开关控制模块240的输出端电连接，第二控制开关232的输入端K2与开关控制模块240的输出端电连接，第三控制开关233的输入端K3与开关控制模块240的输出端电连接，第四控制开关234的输入端K4与开关控制模块240的输出端电连接。具体的，开关模块230包括两条并联的开关支路，使得一条开关支路发生断路故障时，另一条开关支路仍可以导通，进而保证失超加热保护模块可以正常工作，使得失超保护电路200工作更加稳定可靠，进而保证在超导磁体线圈100失超时，各个超导磁体线圈100可以在失超保护加热模块250的加热下快速失超，保证超导磁体线圈100不被损坏。

并且，每条开关支路包括两个串联在开关模块230第一端B和第二端C的控制开关时，可以在开关支路的某个控制开关发生短路故障时，开关控制模块240仍可控制该条开关支路中的另一控制开关来控制该条开关支路的关断，进而可以保证开关控制模块240可以更加有效地控制开关模块230的导通或关断。并且，开关模块230包括两条并联的开关支路，每条开关支路包括两个串联的控制开关，可以使得开关模块230中的开关数量不致过多，进而减小开关模块230在超导磁体系统中所占用的空间。

图5是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图5，开关控制模块240包括第一计数器241、第二计数器242、第一防反单元243、第二防反单元244和锁定单元245；

失超检测模块210的输出端与第二计数器242的输入端连接，第二计数器242的输出端通过第一防反单元243与第一计数器241的输入端连接，第一计数器241的输出端作为开关控制模块240的输出端；失超检测模块210的输出端还通过第二防反单元244与第一计数器241的输入端连接，锁定单元245与第二防反单元244反并联。

其中，第一计数器241用于在第一计数器241的输入端接收到触发信号后，输出第一控制信号以使开关模块230在第一预设时长内处于导通状态，第二计数器242用于在第二计数器242的输入端接收到触发信号后，产生第二预设时长的第二控制信号，该第二控制信号经过锁定单元后生成控制第一计数器在第二预设时长内无法二次响应触发信号的锁定信号，第二预设时长大于第一预设时长。

其中，第二防反单元244和锁定单元245反并联具体指，可以通过第二防反单元244和锁定单元245的电流流向是相反的。

具体的，失超检测模块210在检测到超导磁体线圈100发生失超后，输出触发信号，例如该触发信号的响应为低电平，该低电平触发信号通过第二防反单元244输入到第一计数器241，第一计数器241接收到该触发信号后，开始计时并向开关模块230输出可以控制开关模块230导通的第一控制信号，其中第一计数器241输出第一控制信号的时长可以是第一预设时长，进而使得开关模块230在第一预设时长内处于导通状态，失超保护加热模块250在第一预设时长内工作，进而对超导磁体线圈100进行加热。第一计数器241在接收到触发信号后计时时间长度达到第一预设时长时，不再输出第一控制信号，进而使得开关模块230导通第一预设时长后关断，使得在超导磁体线圈100发生失超后，失超保护加热模块250的工作时长为第一预设时长，可避免失超保护加热模块250对超导磁体线圈100加热时间过长或过短导致的超导磁体线圈100损坏，更好地保护超导磁体系统。图5示意性地示出了开关模块230包括两条开关支路，每条开关支路包括两个串联的控制开关的情况。

失超检测模块210在检测到超导磁体线圈100发生失超后，输出触发信号，例如该触发信号为低电平触发信号，该触发信号还输入到第二计数器242，第二计数器242接收到触发信号后，第二计数器242开始计时，并产生与触发信号相反的锁定信号，例如触发信号为低电平时，锁定信号为高电平，且锁定信号的时长可以是第二预设时长。高电平锁定信号可以通过第一防反单元243和锁定单元245，但不能通过第二防反单元244。高电平锁定信号通过第一防反单元243以及锁定单元245传输至失超检测模块210的输出端，进而使得在第二预设时长内失超检测模块210输出端的信号被锁定，使得在第二预设时长内即使失超检测模块210再次输出触发信号，第一计数器241和第二计数器242在第二预设时长内也无法再次响应，即使得第一计数器241和第二计数器242在第二预设时长内被锁死，因第二预设时长大于第一预设时长，则在开关模块230导通的第一预设时长内，第一计数器241和第二计数器242必然无法再次响应失超检测模块210的触发信号，可防止超导磁体线圈100发生一次失超时，失超检测模块210多次向第一计数器241输出触发信号造成第一计数器241多次输出第一预设时长的第一控制信号造成的开关模块230导通时间过长，进而防止失超保护加热模块250加热时间过长导致的超导磁体线圈100损坏。第二预设时长后，第一计数器241和第二计数器242可以响应失超检测模块210输出的触发信号。

并且，通过设置第一防反单元243和第二防反单元244，可以防止触发信号以及锁定信号的反向传输，保证失超保护电路200正常工作。

图6是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图6，在上述方案的基础上，开关控制模块240还包括滤波单元246，滤波单元246连接在失超检测模块210的输出端与第二计数器242的输入端之间，以及连接在失超检测模块210的输出端与第二防反单元244之间。

具体的，通过在设置开关控制模块240包括滤波单元246，滤波单元246可以滤除失超检测模块210输出的触发信号中的干扰信号，防止干扰信号造成开关控制模块240中的第一计数器241和第二计数器242不能准确触发信号，进而保证失超保护电路200可以正常工作。

图7是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的结构示意图，参考图7，可选的，滤波单元246包括第一反相器U1、第二反相器U2、第一电容C1和第一电阻R1，第一反相器U1的输入端与失超检测模块210的输出端连接，第一反相器U1的输出端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第一电阻R1的第一端连接，第一电容C1的第二端还与第二反相器U2的输入端连接，第一电阻R1的第二端接地，第二反相器U2的输出端作为滤波单元246的输出端。

通过设置滤波单元246包括第一反相器U1、第二反相器U2、第一电阻R1和第一电容C1，使得失超检测模块210输出的触发信号，例如是低电平信号，经第一反相器U1反向后，变为高电平信号，第一电阻R1和第一电容C1对该高电平信号进行滤波，经过滤波后的高电平信号经过第二反相器U2后，变为没有干扰信号的低电平信号(触发信号)输入到开关控制模块240，进而使得滤波单元246可以更好地实现滤波作用。

继续参考图7，在上述方案的基础上，可选的，第一防反单元243包括第一二极管D1，第二防反单元244包括第二二极管D2，锁定单元245包括第三二极管D3，第一二极管D1的阳极与第二计数器242的输出端连接，第一二极管D1的阴极与第一计数器241的输入端连接；

第二二极管D2的阳极与失超检测模块210连接，第二二极管D2的阴极与第一计数器241的输入端连接；

第三二极管D3的阳极与第二二极管D2的阴极连接，第三二极管D3的阴极与第二二极管D2的阳极连接。

以下对图7所示超导磁体系统的工程过程进行说明。具体的，在失超检测模块210检测到超导磁体线圈100发生失超后，失超检测模块210输出触发信号，例如是低电平信号，该低电平触发信号经过第一反相器U1后，变为高电平信号，高电平信号经过电阻和电容滤波后，经过第二反相器U2后为没有干扰信号的低电平信号。该没有干扰信号的低电平信号通过第二二极管D2输入至第一计数器241，第一计数器241开始计时并在第一预设时长内输出第一控制信号，使得开关模块230在第一预设时长内处于导通状态；没有干扰信号的低电平信号还传输至第二计数器242，第二计数器242开始计时，并在第二预设时长内输出与触发信号相反的锁定信号，该锁定信号通过第一二极管D1和第三二极管D3传输至失超检测模块210的输出端，使得第一计数器241和第二计数器242在第二预设时长内无法再次响应失超检测模块210的触发信号，可防止超导磁体线圈100发生一次失超时，失超检测模块210多次向第一计数器241输出触发信号造成第一计数器241多次输出第一预设时长的第一控制信号造成的开关模块230导通时间过长，进而防止失超保护加热模块250加热时间过长导致的超导磁体线圈100损坏。第二预设时长后，第一计数器241和第二计数器242可以响应失超检测模块210输出的触发信号。

图8是本发明实施例提供的另一种超导磁体系统的失超保护电路200，参考图8，超导磁体系统的失超保护电路200包括至少两个开关控制模块240，至少两个开关控制模块240并联在失超检测模块210和开关模块230的控制端之间，在每个开关控制模块240的输出端和开关模块230的控制端之间包括第三防反单元280。

参考图8，图8中以超导磁体系统的失超保护电路200包括两个开关控制模块240为例进行了示意性说明。具体的，设置失超保护电路200包括至少两个开关控制模块240，可防止一个开关控制模块240损坏或发生故障时，失超保护电路200无法工作所导致的超导磁体线圈100失超时造成的超导磁体线圈100的损坏，提高了整个超导磁体系统的可靠性。其中，开关控制模块240可以是本发明上述任意实施例中提供的开关控制模块240的结构；开关控制模块240也可以是可编程逻辑器件，进而可以缩减失超保护电路200成本，并且减小失超保护电路200体积，提高失超保护电路200的稳定性和可靠性。并且，通过设置第三防反单元280，可以防止不同开关控制模块240之间的信号相互影响，其中，第三防反单元280可以是二极管。

在上述方案的基础上，可选的，第一预设时长的计算公式为：t＝W/P，t表示预设时长，W表示超导磁体系统失超需要的热量，P表示失超加热保护模块的功率。

其中，超导磁体系统失超所需的热量与超导磁体系统的场强、超导磁体系统中超导磁体线圈的结构等相关。失超保护加热模块的功率可根据失超保护模块包括的元件进行计算，例如失超保护加热模块为电阻时，失超保护加热模块的功率为P＝I²R，其中，R表示电阻的阻值，I为流过电阻的电流。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种超导磁体系统，包括超导磁体线圈和失超保护电路，其特征在于，所述失超保护电路包括：失超检测模块、电源模块、开关模块、开关控制模块和失超保护加热模块；所述电源模块、所述开关模块和所述失超保护加热模块串联；所述开关模块导通时所述失超保护加热模块使所述超导磁体线圈失超；

所述失超检测模块的输入端与所述超导磁体线圈连接，所述失超检测模块的输出端与所述开关控制模块的输入端连接，所述失超检测模块用于检测所述超导磁体线圈的失超状态，并在检测到所述超导磁体线圈失超时向所述开关控制模块输出触发信号；

所述开关控制模块的输出端与所述开关模块的输入端连接，用于在接收到所述触发信号后，控制所述开关模块导通第一预设时长；所述开关控制模块包括第一计数器、第二计数器、第一防反单元、第二防反单元和锁定单元；

所述失超检测模块的输出端与所述第二计数器的输入端连接，所述第二计数器的输出端通过第一防反单元与所述第一计数器的输入端连接，所述第一计数器的输出端作为所述开关控制模块的输出端；所述失超检测模块的输出端还通过所述第二防反单元与所述第一计数器的输入端连接，所述锁定单元与所述第二防反单元反并联，通过所述第二防反单元和锁定单元的电流流向相反。

2.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，还包括：电流控制模块，所述电流控制模块与所述电源模块、所述开关模块和所述失超保护加热模块串联，用于控制所述失超保护加热模块的电流。

3.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，所述开关模块包括与所述电源模块连接的第一端和与所述失超保护加热模块连接的第二端，以及并联在所述开关模块的第一端和第二端的至少两条开关支路，每条所述开关支路包括一个或至少两个串联在所述开关模块的第一端和第二端的控制开关，每个所述控制开关分别包括与所述开关控制模块的输出端连接的输入端。

4.根据权利要求3所述的超导磁体系统，其特征在于，所述开关模块包括两条并联的开关支路，每条开关支路包括两个串联的控制开关。

5.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，所述开关控制模块还包括滤波单元，所述滤波单元连接在所述失超检测模块的输出端与所述第二计数器的输入端之间，以及连接在所述失超检测模块的输出端与所述第二防反单元之间。

6.根据权利要求5所述的超导磁体系统，其特征在于，所述滤波单元包括第一反相器、第二反相器、第一电容和第一电阻，所述第一反相器的输入端与所述失超检测模块的输出端连接，所述第一反相器的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端还与所述第二反相器的输入端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二反相器的输出端作为所述滤波单元的输出端。

7.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，所述第一防反单元包括第一二极管，所述第二防反单元包括第二二极管，所述锁定单元包括第三二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二计数器的输出端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一计数器的输入端连接；

所述第二二极管的阳极与所述失超检测模块连接，所述第二二极管的阴极与所述第一计数器的输入端连接；

所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接，所述第三二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接。

8.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，所述超导磁体系统的失超保护电路包括至少两个开关控制模块，所述至少两个开关控制模块并联在所述失超检测模块和所述开关模块的控制端之间，在每个开关控制模块的输出端和所述开关模块的控制端之间包括第三防反单元。

9.根据权利要求1所述的超导磁体系统，其特征在于，所述第一预设时长的计算公式为：t＝W/P，t表示预设时长，W表示超导磁体系统失超需要的热量，P表示所述失超加热保护模块的功率。

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