CN208904890U - 一种超导磁体电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种超导磁体电源电路，包括用于交流电转换直流电的AC/DC整流电路，以及串联于AC/DC整流电路输出端用于调整直流电的DC/DC电路，所述DC/DC电路包括第一功率单元IG1、第二功率单元IG2、二极管D1、电流传感器CS1、滤波电感L1、滤波电容C1和常闭接触器Q1，所述第一功率单元IG1的集电极做为DC/DC电路的正极输入端，并与二极管D1的负极端相连，能有效地控制对超导磁体充、放电控制，同时针对超导磁体放电、失超采用能量回馈电网方式，可以节省电能，针对系统掉电，无需增加额外保护装置，利用电路自身功率器件及二极管续流释放能量，节省了额外的成本及空间摆放，可以有效的提高对超导磁体的保护，降低电路及超导磁体的损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路保护技术领域，具体涉及一种超导磁体电源电路。
背景技术
超导磁体以其低功耗、高磁场、高稳定性等诸多优点，广泛应用与电力、工业、科研、医疗等领域；
但是对电流上升速率和下降速率有严格要求，若充电电流速率太快会导致磁体失超，以及系统掉电时超导磁体能量泄放成为关键难点，目前市场技术，针对超导磁体放电、失超和系统掉电保护采用电阻柜能耗方式，这样增加了额外的成本及空间摆放，同时耗能方式不环保；
所以从超导磁体电源着手实效对超导磁体的充、放电控制及失超、系统掉电等异常保护提供一种超导磁体电源电路。
实用新型内容
本实用新型提供一种超导磁体电源电路，针对超导磁体放电、失超采用能量回馈电网方式，可以节省电费；针对系统掉电，无需增加额外保护装置，利用电路自身功率器件及二极管续流释放能量，节省了额外的成本及空间摆放。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种超导磁体电源电路，包括用于交流电转换直流电的AC/DC整流电路，以及串联于AC/DC整流电路输出端用于调整直流电的DC/DC电路，所述DC/DC电路包括第一功率单元IG1、第二功率单元IG2、二极管D1、电流传感器CS1、滤波电感L1、滤波电容C1和常闭接触器Q1，其中：
所述第一功率单元IG1的集电极做为DC/DC电路的正极输入端，并与二极管D1的负极端相连，所述第一功率单元IG1的发射极与第二功率单元IG2的集电极相连，所述第一功率单元IG1和第二功率单元IG2的中点与电流传感器CS1的第一端相连，所述电流传感器CS1、滤波电感L1和滤波电容C1依次串联，且滤波电容C1做为DC/DC电路的输出端，所述第二功率单元IG2的发射极与常闭接触器Q1的第一端相连，并做为DC/DC电路的负极输入端，所述常闭接触器Q1的第二端分别与二极管D1的正极端和滤波电容C1相连。
进一步的，所述第一功率单元IG1和第二功率单元IG2均为型号为FF1400R12IP4的IGBT功率模块。
进一步的，所述二极管D1的击穿电压大于第一功率单元IG1的集电极最大通入电压。
进一步的，所述常闭接触器Q1的型号为EVR400-B。
进一步的，所述滤波电容C1的电容容量为500uF。
由以上技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：能有效地控制对超导磁体充、放电控制，同时针对超导磁体放电、失超采用能量回馈电网方式，可以节省电能，针对系统掉电，无需增加额外保护装置，利用电路自身功率器件及二极管续流释放能量，节省了额外的成本及空间摆放，可以有效的提高对超导磁体的保护，降低电路原件及超导磁体的损伤。
附图说明
图1为本实用新型整体电路框架示意图；
图2为DC/DC电路示意图；
图3为DC/DC电路充电保护示意图；
图4为充电保护电路中第一功率单元IG1导通示意图；
图5为充电保护电路中第二功率单元IG2导通示意图；
图6为DC/DC电路放电保护示意图；
图7为放电保护电路中第一功率单元IG1导通示意图；
图8为放电保护电路中第二功率单元IG2导通示意图；
图9为超导磁体电源掉电的DC/DC电路保护结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种超导磁体电源电路优选实施方式作详细的说明。
如图1-2所示，一种超导磁体电源电路，包括AC/DC整流电路和DC/DC电路，其AC/DC整流电路的输入端连接交流电路，AC/DC整流电路的输出端连接DC/DC电路的输入端，利用AC/DC整流电路将交流电路转换成直流电路，并将直流电路提供与DC/DC电路，同时可以根据实际需要，AC/DC整流电路和DC/DC电路增加DSP控制板以及全彩触摸屏人机交互界面，实时显示系统运行的状态参数和故障，用户可以通过显示屏设置需要的电流和电流变化速率；
其DC/DC电路包括第一功率单元IG1、第二功率单元IG2、二极管D1、电流传感器CS1、滤波电感L1、滤波电容C1和常闭接触器Q1，其中：
第一功率单元IG1的集电极做为DC/DC电路的正极输入端，并与二极管D1的负极端相连，第一功率单元IG1的发射极与第二功率单元IG2的集电极相连，第一功率单元IG1和第二功率单元IG2的中点与电流传感器CS1的第一端相连，第一功率单元IG1和第二功率单元IG2均为型号为FF1400R12IP4的IGBT功率模块；
电流传感器CS1、滤波电感L1和滤波电容C1依次串联，且滤波电容C1做为DC/DC电路的输出端，第二功率单元IG2的发射极与常闭接触器Q1的第一端相连，并做为DC/DC电路的负极输入端，常闭接触器Q1的第二端分别与二极管D1的正极端和滤波电容C1相连，其常闭接触器Q1的型号为EVR400-B，滤波电容C1的电容容量为500uF；
如图3和4所示，在对超导磁体进行充电，第一功率单元IG1导通时，其第一功率单元IG1和第二功率单元IG2为互补发波导通，此过程为电流上升过程，DC/DC电路调节为Buck降压方式，DC/DC电路的正极输入端和负极输入端往滤波电容C1输入端输送电能，其中二极管D1的击穿电压大于第一功率单元IG1的集电极最大通入电压，进而电流只能流入第一功率单元IG1的集电极，电流经过集电极和基极，并由发射极进行增大电流，导致电流上升，第一功率单元IG1的输入阻抗大，驱动功率小，增大驱动负载的能力；
利用电流传感器CS1对电流进行监测，进而实时将电流信号反馈至显示面板，由滤波电感L1对高频电流进行调整，并降低高频电压的抖动，最后利用滤波电容C1进行储能并释放电流对负载进行连通，其滤波电容的目的为了降低交流脉动波纹系数、提升高效平滑直流输出；
如图5所示，由常闭接触器Q1与DC电路负极端形成回路，对负载进行充电，在对超导磁体充满电后，电流回流，关闭第一功率单元IG1，打开第二功率单元IG2，电流流经第二功率单元IG2使电流反向续流，并回馈电网，降低电能的损耗；
如图6和7所示，在对超导磁体进行放电，第一功率单元IG1导通时，此过程为电流下降过程，放电时常闭接触器Q1的工作调整为断开状态，DC/DC电路为Boost升压方式，由负载放电的电流经过二极管D1正极端，流至第一功率单元IG1集电极，并依次经过电流传感器CS1、滤波电感L1、滤波电容C1构成续流电路；
如图8所示，关闭第一功率单元IG1，打开第二功率单元IG2，电流流经第二功率单元IG2导通，对续流电路中的电流进行回流，进而使得电流降低，同时当检测到输出电压超过失超电压时，此过程与放电过程相同，DC/DC电路为Boost升压方式，使电流进行下降，进而对超导磁体进行保护；
如图9所示，当超导磁体整体系统掉电时，电流依次流经滤波电容C1、滤波电感L1、电流传感器CS1、第二功率单元IG2集电极、第二功率单元IG2发射极和常闭接触器Q1提供续流回路，电流缓慢下降，避免系统突然掉电，对电路元器件及超导磁体造成损坏。
以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种超导磁体电源电路，包括用于交流电转换直流电的AC/DC整流电路，以及串联于AC/DC整流电路输出端用于调整直流电的DC/DC电路，其特征在于：所述DC/DC电路包括第一功率单元IG1、第二功率单元IG2、二极管D1、电流传感器CS1、滤波电感L1、滤波电容C1和常闭接触器Q1，其中：
所述第一功率单元IG1的集电极做为DC/DC电路的正极输入端，并与二极管D1的负极端相连，所述第一功率单元IG1的发射极与第二功率单元IG2的集电极相连，且第一功率单元IG1和第二功率单元IG2的中点与电流传感器CS1的第一端相连，所述电流传感器CS1、滤波电感L1和滤波电容C1依次串联，且滤波电容C1做为DC/DC电路的输出端，所述第二功率单元IG2的发射极与常闭接触器Q1的第一端相连，并做为DC/DC电路的负极输入端，所述常闭接触器Q1的第二端分别与二极管D1的正极端和滤波电容C1相连。
2.根据权利要求1所述的一种超导磁体电源电路，其特征在于：所述第一功率单元IG1和第二功率单元IG2均为型号为FF1400R12IP4的IGBT功率模块。
3.根据权利要求1所述的一种超导磁体电源电路，其特征在于：所述二极管D1的击穿电压大于第一功率单元IG1的集电极最大通入电压。
4.根据权利要求1所述的一种超导磁体电源电路，其特征在于：所述常闭接触器Q1的型号为EVR400-B。
5.根据权利要求1所述的一种超导磁体电源电路，其特征在于：所述滤波电容C1的电容容量为500uF。
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