CN113037259A - 分布式高温超导应用系统的结构、控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式高温超导应用系统的结构、控制方法及系统，包括：多个相互并联的超导带材；每个所述超导带材中设置有超导开关，所述超导开关能够使对应的所述超导带材在超导和非超导状态切换。本发明通过本发明控制多个超导带材的状态，可以有效延长超导装置的使用寿命；通过本发明可以准确的优化分配超导应用中并联支路上电流分布，避免磁场的偏移等情况导致的超导装置性能下降问题。

Description

分布式高温超导应用系统的结构、控制方法及系统

技术领域

本发明涉及超导材料领域，具体地，涉及一种分布式高温超导应用系统的结构、控制方法及系统。

背景技术

1911年荷兰莱顿(Leiden)大学的卡末林·昂纳斯教授在实验室首次发现超导现象以来，超导材料及其应用一直是当代科学技术最活跃的前沿研究领域之一。在过去的十几年间，以高温超导为主的超导电力设备和磁体的研究飞速发展，在超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导电机、超导磁悬浮、核磁共振、托克马克核聚变、粒子加速器等领域取得显著成果。尤其近年来高温超导材料制造工艺的不断成熟，高温超导材料的成本正快速下降，高温超导材料在工业界的应用被逐渐看好。

在超导电力应用方面，用于城市高密度配送电的超导电缆、用于快速限流的超导限流器、以及超导储能等都为解决电力系统的固有技术难题提供了一条新的技术途径。在超导磁体应用方面，由于二代高温超导材料的高上临界磁场以及低温强场下的高电流密度，近年来被广泛应用于混合型内插磁体中，以获得高于30T的超高磁场。而超高磁场的获得有望引领现代物理、材料、医疗、生物领域的新一轮技术革新。

高温超导应用设备展现出了良好的应用前景，由于近期材料刚发展成熟，一大批大型的高温超导应用示范项目启动不久，应用装置的寿命问题还没有得到系统性研究。

超导的应用装置基于超导带材的使用，每根超导带材都有本征的临界电流特性。一个大型的超导应用，装置无论是缆线的形式还是线圈的形式，都涉及到最基础超导带材的串并联形式。此外，通过该装置的额定电流相对于并联带材的总临界电流，总是会留有一定的裕量。这个裕量在超导电缆中一般设置为50％，在核聚变磁体中，一般设置为70％，也就是说在实际的聚变磁体中，只有30％的超导带材在工作。

由于每根超导带材拥有不同的临界电流，材料本征性能的也不一样，更为重要的是超导材料区别于铜、铝材料，没有电阻。因此在一个多根超导带材并联的系统中，电流并不会由于材料电阻存在而被分配到每个支路中。此时由于超导带材本征性能的微观差别，电流总是会往固定的一根或部分超导带材中流动，长期运行时，这些承载电流的超导带材寿命将制约整个装置的寿命。

此外如果电流分配的不理想，还容易导致装置性能的下降。例如在装置中，电流碰巧集中在一侧，而另一侧没有电流时，会导致磁场的偏移，交流损耗增大等等情况的发生。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种分布式高温超导应用系统的结构、控制方法及系统。

根据本发明提供的一种分布式高温超导应用系统的结构，包括：多个相互并联的超导带材；

每个所述超导带材中设置有超导开关，所述超导开关能够使对应的所述超导带材在超导和非超导状态切换。

优选地，所述超导开关通过改变温度或磁场的方式，使对应的所述超导带材在超导和非超导状态切换。

优选地，每个所述超导带材分别绕制成饼式超导线圈；

或者，多个所述超导带材相互平行设制在管型支架上，构成超导电缆结构；

或者，多个所述超导带材依次周向螺旋绕制在所述管型支架上，构成螺线管；

或者，所述超导带材呈马鞍形部分包围绕制在所述管型支架的圆周上。

优选地，所有超导开关的开关切换以开关次数最少且所有超导带材的整体使用寿命最长的方式驱动。

优选地，超导开关的开关控制方式包括通过多段式SVPWM控制算法控制。

优选地，所述多段式SVPWM控制算法包括：

在一个开关周期内通过对基本电流矢量加以组合，使基本电流矢量的平均值与给定电流矢量相等；在某个时刻，电流矢量旋转到某个区域中，由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到，非零矢量和零矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电流矢量的作用时间，使电流空间矢量按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定的开关状态，从而形成PWM波形。

根据本发明提供的一种分布式高温超导应用系统的控制方法，采用上述的分布式高温超导应用系统的结构，通过控制所述超导开关的工作状态来改变对应的所述超导带材在超导和非超导状态切换。

优选地，通过轮流改变一个或多个所述超导开关工作状态的方式使所有所述超导带材在超导状态的时间差在预设的第一范围内。

优选地，所述分布式高温超导应用系统在所述超导开关的不同工作状态下，磁场的偏移量在预设的第二范围内。

根据本发明提供的一种分布式高温超导应用系统的控制系统，采用上述的分布式高温超导应用系统的结构；

所述控制系统包括控制器，所述控制器控制所述超导开关的工作状态来改变对应的所述超导带材在超导和非超导状态切换。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过本发明控制多个超导带材的状态，可以有效延长超导装置的使用寿命。

2、通过本发明可以准确的优化分配超导应用中并联支路上电流分布，避免磁场的偏移等情况导致的超导装置性能下降问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图；

图5为本发明实施例4的局部放大图；

图6为八个基本电流空间矢量的大小和位置示意图；

图7为II_REF所在的位置和开关切换顺序对照序示意图；

图8为II_REF所在的位置和开关切换顺序对照序示意图；

图9为SVPWM模式下电流矢量幅值边界；

图10为扇区时示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种分布式高温超导应用系统的结构，包括：多个相互并联的超导带材2。每个超导带材2中设置有超导开关1，超导开关1能够使对应的超导带材2在超导和非超导状态切换。超导开关1可以采用加热或加磁场的方式，使对应的超导带材2在超导和非超导状态切换。例如，超导开关1通过加热超导带材2 的局部位置，使其温度高于超导带材2的临界温度，从而失去超导的特性，通过取消加热使温度恢复，从而回到超导的特性；或者，在超导带材2的局部位置施加电场，使超导带材2内的电流超过临界电流，从而失去超导的特性，通过取消施加电场使超导带材 2恢复超导的特性。

实施例1

如图1所示，多个超导带材2相互平行设制在管型支架6上，构成超导电缆结构。该结构在使用过程中，通过轮流改变一个或多个超导开关1工作状态的方式使所有超导带材2在超导状态的时间差在预设的第一范围内，从而延长使用寿命。

平行的方式可以是相互呈直线设置在管型支架6上，或者相周向互绕制在管型支架 6上。更进一步来说，为了避免超导电缆结构的磁场偏移，同时处于超导状态的超导带材2为均匀分布在管型支架6圆心角上的多个超导带材2。例如，使位于圆心角为60 度、120度以及0度的三个超导带材2处于超导状态，由于三者均匀分布在管型支架6 的圆周上，因此不会产生磁场向一侧偏移的情况。

实施例2

如图2所示，多个超导带材2分别绕制成饼式超导线圈3。通过轮流改变一个或多个超导开关1工作状态的方式使所有超导带材2在超导状态的时间差在预设的第一范围内，从而延长使用寿命。

实施例3

如图3所示，多个超导带材2依次周向螺旋绕制在管型支架6上，构成螺线管4。通过轮流改变一个或多个超导开关1工作状态的方式使所有超导带材2在超导状态的时间差在预设的第一范围内，从而延长使用寿命。

实施例4

如图4和图5所示，超导带材2呈马鞍形5部分包围绕制在管型支架6的圆周上。通过轮流改变一个或多个超导开关1工作状态的方式使所有超导带材2在超导状态的时间差在预设的第一范围内，从而延长使用寿命。

所有超导开关1的开关切换以开关次数最少且所有超导带材2的整体使用寿命最长的方式驱动。超导开关1的开关控制方式包括通过多段式SVPWM控制算法控制。

SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电流矢量加以组合，使其平均值与给定电流矢量相等。在某个时刻，电流矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电流矢量的作用时间，使电流空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM波形。

设直流母线侧电流为I_dc，逆变器输出的三相相电流为I_A、I_B、I_C，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电流空间矢量I_A(t)、I_B(t)、I_C(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差 120°。假设I_m为相电流有效值，f为电源频率，则有：

其中，θ＝2πft，则三相电流空间矢量相加的合成空间矢量I(t)就可以表示为：

可见I(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电流峰值的1.5倍，I_m为相电流峰值，且以角频率ω＝2πf按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量I(t)在三相坐标轴(a，b，c)上的投影就是对称的三相正弦量。

由于逆变器三相桥臂共有6个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电流矢量，特定义开关函数S_x(x＝a,b,c)为：

(S_a、S_b、S_c)的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量I₁(001)、I₂(010)、I₃(011)、 I₄(100)、I₅(101)、I₆(110)、和两个零矢量I₀(000)、I₇(111)，下面以其中一种开关组合为例分析，假设S_x(x＝a,b,c)＝(100)，此时

求解上述方程可得：I_aN＝2I_d/3、I_bN＝-I_d/3、I_cN＝-I_d/3。同理可计算出其它各种组合下的空间电流矢量，列表如下：

表1-1开关状态与相电流和线电流的对应关系

其中非零矢量的幅值相同(模长为2I_dc/3)，相邻的矢量间隔60°,而两个零矢量幅值为零，位于中心。在每一个扇区，选择相邻的两个电流矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电流矢量，即：

或者等效成下式：

其中，I_ref为期望电流矢量；T为采样周期；T_x、T_y、T₀分别为对应两个非零电流矢量I_x、I_y和零电流矢量I₀在一个采样周期的作用时间；其中I₀包括了I₀和I₇两个零矢量。式(1-6)的意义是，矢量I_ref在T时间内所产生的积分效果值和I_x、I_y、I₀分别在时间T_x、T_y、T₀内产生的积分效果相加总和值相同。

由于三相正弦波电流在电流空间向量中合成一个等效的旋转电流，其旋转速度是输入电源角频率，等效旋转电流的轨迹将是如图6所示的圆形。所以要产生三相正弦波电流，可以利用以上电流向量合成的技术，在电流空间向量上，将设定的电流向量由I₄(100)位置开始，每一次增加一个小增量，每一个小增量设定电流向量可以用该区中相邻的两个基本非零向量与零电流向量予以合成，如此所得到的设定电流向量就等效于一个在电流空间向量平面上平滑旋转的电流空间向量，从而达到电流空间向量脉宽调制的目的。

三相电流给定所合成的电流向量旋转角速度为ω＝2πf，旋转一周所需的时间为T＝1/f；若载波频率是f_S，则频率比为R＝f_S/f。这样将电流旋转平面等切割成R个小增量，亦即设定电压向量每次增量的角度是：

dθ＝2π/R＝2πf/f_S＝2πT_S/T (1-7)

今假设欲合成的电流向量I_ref在第Ⅰ区中第一个增量的位置，欲用I₄、I₆、I₀及I₇合成，用平均值等效可得：

在两相静止参考坐标系(α,β)中，令I_ref和I₄间的夹角是θ，由正弦定理可得：

因为|I₄|＝|I₆|＝2I_dc/3，所以可以得到各矢量的状态保持时间为：

式中m为SVPWM调制系数

(调制比＝调制波基波峰值/载波基波峰值)

而零电流向量所分配的时间为：

T₇＝T₀＝(T_S-T₄-T₆)/2 (1-11)

或

T₇＝(T_S-T₄-T₆) (1-12)

得到以I₄、I₆、I₇及I₀合成的I_ref的时间后，接下来就是如何产生实际的脉宽调制波形。在SVPWM调制方案中，零矢量的选择是最具灵活性的，适当选择零矢量，可最大限度地减少开关次数，尽可能避免在负载电流较大的时刻的开关动作，最大限度地减少开关损耗。

一个开关周期中空间矢量按分时方式发生作用，在时间上构成一个空间矢量的序列，空间矢量的序列组织方式有多种，按照空间矢量的对称性分类，可分为两相开关换流与三相开关换流。下面对常用的序列做分别介绍。

7段式SVPWM

我们以减少开关次数为目标，将基本矢量作用顺序的分配原则选定为：在每次开关状态转换时，只改变其中一相的开关状态。并且对零矢量在时间上进行了平均分配，以使产生的PWM对称，从而有效地降低PWM的谐波分量。当I₄(100)切换至I₀(000)时，只需改变A相上下一对切换开关，若由I₄(100)切换至I₇(111)则需改变B、C相上下两对切换开关，增加了一倍的切换损失。因此要改变电流向量I₄(100)、I₂(010)、I₁(001) 的大小，需配合零电流向量I₀(000)，而要改变I₆(110)、I₃(011)、I₅(101)，需配合零电流向量I₇(111)。这样通过在不同区间内安排不同的开关切换顺序，就可以获得对称的输出波形，其它各扇区的开关切换顺序如图7所示。

以第Ⅰ扇区为例，其所产生的三相波调制波形在时间T_S时段中如图7所示，图中电流向量出现的先后顺序为I₀、I₄、I₆、I₇、I₆、I₄、I₀，各电流向量的三相波形则与表 1-2中的开关表示符号相对应。再下一个T_S时段，I_ref的角度增加一个dθ，利用式(1-9) 可以重新计算新的T₀、T₄、T₆及T₇值，得到新的合成三相类似新的三相波形；这样每一个载波周期T_S就会合成一个新的矢量，随着θ的逐渐增大，I_ref将依序进入第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区。在电流向量旋转一周期后，就会产生R个合成矢量。

5段式SVPWM

对7段而言，发波对称，谐波含量较小，但是每个开关周期有6次开关切换，为了进一步减少开关次数，采用每相开关在每个扇区状态维持不变的序列安排，使得每个开关周期只有3次开关切换，但是会增大谐波含量。具体序列安排见图8。

通过以上SVPWM的法则推导分析可知要实现SVPWM信号的实时调制，首先需要知道参考电流矢量I_ref(期望电流矢量)所在的区间位置，然后利用所在扇区的相邻两电流矢量和适当的零矢量来合成参考电流矢量。电流矢量调制的控制指令是矢量控制系统给出的矢量信号I_ref，它以某一角频率ω在空间逆时针旋转，当旋转到矢量图的某个60°扇区中时，系统计算该区间所需的基本电流空间矢量，并以此矢量所对应的状态去驱动功率开关元件动作。当控制矢量在空间旋转360°后，逆变器就能输出一个周期的正弦波电流。

空间矢量调制的第一步是判断由I_α和I_β所决定的空间电流矢(I_ref)量所处的扇区。假定合成的电流矢量落在第I扇区，可知其等价条件如下：0＜arctan(I_β/I_α)＜60°

以上等价条件再结合矢量图几何关系分析，可以判断出合成电流电流矢量。

若进一步分析以上的条件，有可看出参考电流电流矢量I_ref所在的扇区完全由I_β,

三式决定，因此令：

再定义，若I₁>0，则A＝1，否则A＝0；若I₂>0，则B＝1，否则B＝0；若I₃>0，则C＝1，否则C＝0。可以看出A，B，C之间共有八种组合，但由判断扇区的公式可知A， B，C不会同时为1或同时为0，所以实际的组合是六种，A，B，C组合取不同的值对应着不同的扇区，并且是一一对应的，因此完全可以由A，B，C的组合判断所在的扇区。为区别六种状态，令N＝4*C+2*B+A，则可以通过下表计算参考电流矢量I_ref所在的扇区。

N	3	1	5	4	6	2
							扇区号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ

采用上述方法，只需经过简单的加减及逻辑运算即可确定所在的扇区，对于提高系统的响应速度和进行仿真都是很有意义的。

在传统SVPWM算法如式(1-10)中用到了空间角度及三角函数，使得直接计算基本电流矢量作用时间变得十分困难。实际上，只要充分利用I_α和I_β就可以使计算大为简化。以I_ref处在第Ⅰ扇区时进行分析，根据图8有：

经过整理后得出：

同理可求得I_ref在其它扇区中各矢量的作用时间。由此可根据式(1-13)中的I₁、I₂、I₃判断合成矢量所在扇区，然后查表得出两非零矢量的作用时间，最后得出三相PWM 波占空比，表1-6可以使SVPWM算法编程简易实现。

为了实现算法对各种电流等级适应，一般会对电流进行标幺化处理，实际电流I＝I’ I_base，I’为标幺值，在定点处理器中一般为Q12格式，即标幺值为1时，等于4096，假定电流基值为

I_nom为系统额定电流，一般为线电流，这里看出基值为相电流的峰值。

以DSP的PWM模块为例，假设开关频率为f_s，DSP的时钟为f_dsp，根据PWM的设置要是想开关频率为f_s时，PWM周期计数器的值为N_Tpwm＝f_dsp/f_s/2,则对时间转换为计数值进行如下推导：

其中I′_α和I′_β为实际值的标幺值，令发波系数，

同理可以得到

由公式(1-16)可知，当两个零电流矢量作用时间为0时，一个PWM周期内非零电 流矢量的作用时间最长，此时的合成空间电流矢量幅值最大，由图9，可知其幅值最大 不会超过图中所示的正六边形边界。而当合成矢量落在该边界之外时，将发生过调制， 逆变器输出电流波形将发生失真。在SVPWM调制模式下，逆变器能够输出的最大不失 真圆形旋转电流矢量为图9所示虚线正六边形的内切圆，其幅值为：

即逆变器输出的不失真最大正弦相电流幅值为

而若采用三相SPWM调制，逆变器能输出的不失真最大正弦相电流幅值为I_dc/2。显然SVPWM调制模式下对直流侧电流的电流利用率更高，它们的直流利用率之比为

即SVPWM法比SPWM法的直流电流利用率提高了 15.47％。

如图9当合成电流矢量端点落在正六边形与外接圆之间时，已发生过调制，输出电流将发生失真，必须采取过调制处理，这里采用一种比例缩小算法。定义每个扇区中先发生的矢量作用为T_Nx，后发生的矢量作用时间为T_Ny。当T_x+T_y≤T_NPWM时，矢量端点在正六边形之内，不发生过调制；当T_Nx+T_Ny>T_NPWM时，矢量端点超出正六边形，发生过调制。输出的波形会出现严重的失真，需采取以下措施：

设将电流矢量端点轨迹端点拉回至正六边形内切圆内时两非零矢量作用时间分别为T_Nx’，T_Ny’，则有比例关系：

因此可用下式求得T_Nx’，T_Ny’，T_N0，T_N7：

按照上述过程，就能得到每个扇区相邻两电流空间矢量和零电流矢量的作用时间。当I_ref所在扇区和对应有效电流矢量的作用时间确定后，再根据PWM调制原理，计算出每一相对应比较器的值，参考图10，其运算关系如下：

同理可以推出5段时，在I扇区时如式，

不同PWM比较方式，计数值会完全不同，两者会差180度

其他扇区以此类推，可以得到表1-7，式中N_taon、N_tbon和N_tcon分别是相应的比较器的计数器值，而不同扇区时间分配如表1-7所示，并将这三个值写入相应的比较寄存器就完成了整个SVPWM的算法。

表1-7不同扇区比较器的计数值

扇区

1

2

3

4

5

6

T<sub>a</sub>

N<sub>taon</sub>

N<sub>tbon</sub>

N<sub>tcon</sub>

N<sub>tcon</sub>

N<sub>tbon</sub>

N<sub>taon</sub>

T<sub>b</sub>

N<sub>tbon</sub>

N<sub>taon</sub>

N<sub>taon</sub>

N<sub>tbon</sub>

N<sub>tcon</sub>

N<sub>tcon</sub>

T<sub>c</sub>

N<sub>tcon</sub>

N<sub>tcon</sub>

N<sub>tbon</sub>

N<sub>taon</sub>

N<sub>taon</sub>

N<sub>tbon</sub>

本发明提供一种分布式高温超导应用系统的控制方法，采用上述的分布式高温超导应用系统的结构，通过控制超导开关1的工作状态来改变对应的超导带材2在超导和非超导状态切换。具体的，通过轮流改变一个或多个超导开关1工作状态的方式使所有超导带材2在超导状态的时间差在预设的第一范围内。分布式高温超导应用系统在超导开关1的不同工作状态下，磁场的偏移量在预设的第二范围内。

本发明提供一种分布式高温超导应用系统的控制系统，采用上述的分布式高温超导应用系统的结构；控制系统包括控制器，控制器控制超导开关1的工作状态来改变对应的超导带材2在超导和非超导状态切换。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，包括：多个相互并联的超导带材(2)；

每个所述超导带材(2)中设置有超导开关(1)，所述超导开关(1)能够使对应的所述超导带材(2)在超导和非超导状态切换。

2.根据权利要求1所述的分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，所述超导开关(1)通过改变温度或磁场的方式，使对应的所述超导带材(2)在超导和非超导状态切换。

3.根据权利要求1所述的分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，每个所述超导带材(2)分别绕制成饼式超导线圈(3)；

或者，多个所述超导带材(2)相互平行设制在管型支架(6)上，构成超导电缆结构；

或者，多个所述超导带材(2)依次周向螺旋绕制在所述管型支架(6)上，构成螺线管(4)；

或者，所述超导带材(2)呈马鞍形(5)部分包围绕制在所述管型支架(6)的圆周上。

4.根据权利要求1所述的分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，所有超导开关(1)的开关切换以开关次数最少且所有超导带材(2)的整体使用寿命最长的方式驱动。

5.根据权利要求4所述的分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，超导开关(1)的开关控制方式包括通过多段式SVPWM控制算法控制。

6.根据权利要求5所述的分布式高温超导应用系统的结构，其特征在于，所述多段式SVPWM控制算法包括：

在一个开关周期内通过对基本电流矢量加以组合，使基本电流矢量的平均值与给定电流矢量相等；在某个时刻，电流矢量旋转到某个区域中，由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到，非零矢量和零矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电流矢量的作用时间，使电流空间矢量按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定的开关状态，从而形成PWM波形。

7.一种分布式高温超导应用系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的分布式高温超导应用系统的结构，通过控制所述超导开关(1)的工作状态来改变对应的所述超导带材(2)在超导和非超导状态切换。

8.根据权利要求7所述的分布式高温超导应用系统的控制方法，其特征在于，通过轮流改变一个或多个所述超导开关(1)工作状态的方式使所有所述超导带材(2)在超导状态的时间差在预设的第一范围内。

9.根据权利要求7所述的分布式高温超导应用系统的控制方法，其特征在于，所述分布式高温超导应用系统在所述超导开关(1)的不同工作状态下，磁场的偏移量在预设的第二范围内。

10.一种分布式高温超导应用系统的控制系统，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的分布式高温超导应用系统的结构；

所述控制系统包括控制器，所述控制器控制所述超导开关(1)的工作状态来改变对应的所述超导带材(2)在超导和非超导状态切换。

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