[發明專利]一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源

在審

• 申請號: 201910174764.5
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109818506A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 徐煙紅;劉小寧;黃瑞;王燦;費偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 祝進

1.一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源，其特征在于，包括磁體儲能及斬波單元(1)、充電用逆變橋單元(2)、放電用逆變橋單元(3)與放電用整流單元(4)；

磁體儲能及斬波單元(1)由高頻變壓器(T1)、第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)、第一二極管(D17)、超導磁體線圈(Lcoil)、濾波電容(Cf)、濾波電感(Lf)、開關管(Qinv)和第二二極管(Dinv)組成，充電用高頻變壓器(T1)上端輸出口和下端輸出口分別連接第一開關管(Q1)反并列二極管的正極和第二開關管(Q2)反并聯二極管的正極，濾波電容(Cf)的一端與超導磁體線圈(Lcoil)的一端均與充電用高頻變壓器(T1)的中間輸出口相連，第一開關管(Q1)和第二開關管(Q2)的負極均與開關管(Qinv)反并聯第二二極管(Dinv)的負極及二極管(D17)的陽極相連，開關管(Qinv)反并聯第二二極管(Dinv)的陽極與低壓側第一直流母線電容Cbus1負極及濾波電感(Lf)的一端相連，濾波電感(Lf)的另一端與濾波電容(Cf)一端及超導磁體線圈(Lcoil)的一端相連，第一二極管(D17)的負極與低壓側第一直流母線電容Cbus1正極連接；

充電用逆變橋單元(2)的直流側正極連接高壓側第二直流母線電容Cbus的正極，充電用逆變橋單元(2)直流側負極連接高壓側第二直流母線電容Cbus的負極，充電用逆變橋單元(2)交流側輸出端連接充電用高頻變壓器(T1)原邊；

放電用逆變橋單元(3)直流側正極輸入端與低壓側第一直流母線電容Cbus1正極相連，放電用逆變橋單元(3)直流側負極輸入端與低壓側流母線電容Cbus1負極相連，放電用逆變橋單元(3)交流輸出端與放電用高頻變壓器T2原邊相連；

放電用高頻變壓器T2高壓側連接放電用整流單元(4)的交流側，放電用整流單元(4)的直流側正極與高壓側第二直流母線電容Cbus的正極相連，放電用整流單元(4)的直流側負極與高壓側第二直流母線電容Cbus的負極相連。

2.根據權利要求1所述的一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源，其特征在于：所述充電用逆變橋單元(2)和放電用逆變橋單元(3)中的橋式電路均選用全控型器件，且其控制均采用軟開關控制。

3.根據權利要求1所述的一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源，其特征在于：開關電源作為充電電源向超導磁體Lcoil輸入能量時，開關管(Qinv)一直保持導通狀態，充電用逆變橋單元(2)將高壓側第二直流母線電容Cbus的直流電轉換成高頻的交流電，經充電用高頻變壓器T1與第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)整流和濾波器(Lf)、濾波電容(Cf)濾波后變成恒壓直流電給磁體充電，通過控制充電用逆變橋單元(2)中全控型器件的通斷占空比控制超導磁體的充電速度。

4.根據權利要求1所述的一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源，其特征在于：開關電源實現超導磁體(Lcoil)的儲能回饋到電網時，第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)一直導通，關斷開關管(Qinv)時，超導儲能磁體(Lcoil)電流流過第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)、二極管(D17)后，經低壓側流母線電容Cbus1的濾波得到一個恒壓直流輸出，再經放電用逆變橋單元(3)、放電用高頻變壓器T2、放電用整流單元(4)輸送到高壓第二直流母線電容Cbus，開通開關管(Qinv)時，超導儲能磁體(Lcoil)電流經第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)、開關管(Qinv)續流，通過控制開關管(Qinv)通斷占空比控制超導磁體的放電速度。

5.根據權利要求1所述的一種帶能量回饋的且效率極高的超導磁體開關電源，其特征在于：所述的磁體儲能及斬波單元(1)中的開關管(Qinv)管為全控型器件。