[發明專利]一種平頂磁場發生裝置及方法

有效

• 申請號: 202010196363.2
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111181229B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 韓小濤;王正磊;張紹哲;肖后秀;謝劍峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01F7/06
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種平頂磁場發生裝置，其特征在于，包括：常溫磁體、充電機、觸發電路、電容支路（11）、電流傳感器、調整支路（13）、驅動保護電路和控制器；

所述電容支路（11）與所述常溫磁體、所述調整支路（13）依次串聯組成主回路；

所述充電機的觸發端與所述觸發電路的輸出端連接，所述充電機的充電端與所述電容支路（11）連接，所述控制器的輸入端連接至所述電流傳感器的輸出端，所述控制器的第一輸出端連接至所述驅動保護電路的輸入端，所述控制器的第二輸出端連接至所述觸發電路的輸入端；所述驅動保護電路的輸出端連接所述調整支路（13）；

所述電容支路（11）用于為所述常溫磁體供電；所述電容支路（11）采用多組電容并聯的結構，形成了多模塊時序放電的脈沖成形網絡；根據放電時序切換不同的電容支路工作實現了對電源電壓的改變；

所述充電機用于根據控制器輸出的第一控制信號為所述電容支路（11）中的電容進行充電；

所述觸發電路用于根據控制器輸出的第二控制信號觸發所述充電機對所述電容支路（11）進行充電，并在充電完成后提供電容支路開關的觸發驅動信號；

所述電流傳感器用于采集常溫磁體的電流信號并傳遞給所述控制器；

所述驅動保護電路用于接收控制器輸出的第三控制信號，并將第三控制信號進行邏輯處理和功率放大后驅動調整支路來改變調整支路的等效電阻，實現對電路的反饋閉環控制；

所述調整支路（13）用于在放電過程中等效為可變電阻，并在驅動保護電路的驅動下通過改變電路阻抗來實現電流的控制；

其中計算電容器充電電壓和觸發時序的過程為：測量常溫磁體初始溫度并輸入控制器，由控制器計算得到首個電容器充電電壓，同時保存此時磁體電流和磁體溫度用于計算下一個電容器的充電電壓和觸發時間，重復上述過程依次得到各電容器充電電壓和觸發時間；

所述控制器用于在放電開始前計算電容器充電電壓并根據電壓計算結果輸出第一控制信號；在放電階段根據預先計算的時序輸出第二控制信號并根據放電時序控制觸發電路切換不同的電容支路實現電源電壓的改變；還用于根據所述常溫磁體電流信號輸出第三控制信號。

2.如權利要求1所述的平頂磁場發生裝置，其特征在于，所述電容支路（11）包括：第一電容支路（111），第二電容支路（112）和第三電容支路（113），所述第一電容支路（111）由第一電容C1和第一開關K1串聯組成；所述第二電容支路（112）由第二電容C2和第二開關K2串聯組成；所述第三電容支路（113）由第三電容C3和第三開關K3串聯組成。

3.在如權利要求1所述的平頂磁場發生裝置，其特征在于，所述調整支路（13）采用多個調整單元并聯后再與主分壓電阻R4并聯的結構；

所述主分壓電阻R4用于保護所述調整單元中的調整管，其阻值的選擇應使調整管全部關斷后電流全部流經所述主分壓電阻，產生的電壓不使所述調整管發生擊穿；所述調整單元在放電過程中等效為可變電阻，多個調整單元并聯后用于提高調整支路的調節能力；通過改變各調整單元的等效電阻來改變整個調整支路的等效電阻，實現基于電路阻抗的電流調節。

4.如權利要求3所述的平頂磁場發生裝置，其特征在于，所述調整支路（13）包括：第一調整單元（131）、第二調整單元（132）、第三調整單元（133）和第四調整單元（134）；

所述第一調整單元（131）由第一分壓電阻Rp1和第一調整管Q1串聯組成，所述第二調整單元（132）由第二分壓電阻Rp2和第二調整管Q2串聯組成，所述第三調整單元（133）由第三分壓電阻Rp3和第三調整管Q3串聯組成，所述第四調整單元（134）由第四分壓電阻Rp4和第四調整管Q4串聯組成。

5.如權利要求4所述的平頂磁場發生裝置，其特征在于，第一分壓電阻Rp1、第二分壓電阻Rp2、第三分壓電阻Rp3和第四分壓電阻Rp4為高壓脈沖電阻；第一調整管Q1、第二調整管Q2、第三調整管Q3和第四調整管Q4為IGBT。

6.如權利要求1所述的平頂磁場發生裝置，其特征在于，所述主回路還包括：續流支路（12），其并聯連接在所述電容支路（11）兩端，用于在放電結束后釋放磁體能量。