[發明專利]一種重頻平頂脈沖磁場發生裝置

有效

• 申請號: 202310882892.1
• 申請日: 2023-07-19
• 公開（公告）號: CN116614018B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 張紹哲;樊俊顯;韓小濤;楊春輝;姜濤;梁嘉豪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;G01R19/00;H02M9/04;H02M1/08;H02M1/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 劉婭婷

本發明公開了一種重頻平頂脈沖磁場發生裝置，包括：主電路，包括全橋單元和并聯的n相半橋單元，且全橋電路中的兩個橋臂通過m條儲能電容和換流開關的串聯支路連接，m條串聯支路并聯構成儲能電容器組；檢測電路，用于采集各串聯支路中儲能電容的端電壓、磁體的電流和各濾波電感的電流，并將其反饋到控制電路中；控制電路，用于設定的目標磁場波形參數、磁體故障閾值、運行方式和運行模式等，完成目標參考波形的生成及運行方式的判斷，對2n+4路直流控制開關的PWM控制信號及m路換流開關的控制信號進行相應模式配置，并根據檢測電路的采集值進行閉環調節。本發明能產生快速上升的高頻、高穩定度重頻平頂脈沖強磁場。

技術領域

本發明屬于脈沖功率技術領域，更具體地，涉及一種重頻平頂脈沖磁場發生裝置。

背景技術

在當前的脈沖強磁場研究中，主要的發展方向包括有：更高的磁場強度大小，更長的磁場脈寬時間、更高的磁場重復頻率以及更低的平頂磁場紋波系數等脈沖磁場發展。

目前的脈沖強磁場實驗系統中大部分的都是單次試驗系統，以單峰或者單平頂結束。重頻平頂脈沖磁場是一種連續重復提供可控波形強磁場的系統，因而在工業應用中有著更廣泛的應用前景及適應性，包括空氣除塵、污水處理、太赫茲源、中子衍射和磁制冷等多個科研領域及工業生產領域，且可以很大程度提高試驗效率。

為了產生高強度磁場，供電電源一般為高壓電容器組電源、蓄電池電源、脈沖發電機、電網型電源。其中，高壓電容器組的優點是輸出功率沒有限制，可以利用其高電壓的優勢使磁體電流快速上升，但由于其輸出電壓不可控，放電過程輸出電壓迅速跌落，所以難以在放電過程中保持平頂；蓄電池電源擁有儲能高、無紋波的優勢，但蓄電池輸出功率低，磁場上升時間長。而脈沖發電機-整流器型電源含有低頻紋波，且價格昂貴，體積龐大，不利于小型化發展；電網型電源則由于沒有中間儲能環節，所需的高瞬時功率會對電網產生很大的沖擊，甚至影響電網的穩定性，從而限制了該類型電源在高強度磁場中的應用。

因此如何結合各類型電源的優勢，產生快速上升的高頻、高穩定度重頻平頂脈沖強磁場，是當前研究的重點之一。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種重頻平頂脈沖磁場發生裝置，能產生快速上升的高頻、高穩定度重頻平頂脈沖強磁場。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種重頻平頂脈沖磁場發生裝置，包括：

主電路，包括全橋單元和并聯的 n相半橋單元，每相半橋單元的輸入端均與低壓直流電源的正、負極相連，每相半橋單元的橋臂中點均通過一濾波電感與全橋單元其中一橋臂的中點相連，全橋單元另一橋臂的中點與磁體的一端相連，磁體的另一端與低壓直流電源的負極相連；且所述全橋電路中的兩個橋臂通過 m條儲能電容和換流開關的串聯支路連接， m條串聯支路并聯構成儲能電容器組；

檢測電路，用于采集各串聯支路中儲能電容的端電壓、磁體的電流和各濾波電感的電流，并將其反饋到控制電路中；

控制電路，用于根據設定的目標磁場波形參數、磁體故障閾值、運行方式和運行模式，完成目標參考波形的生成以及運行方式的判斷，并根據檢測電路的采集值進行閉環調節；若運行方式為手動運行方式時，則根據運行模式配置主電路中2 n+4路直流控制開關的PWM控制信號及 m路換流開關的控制信號，若運行方式為自動運行方式時，則通過定時器及檢測電路的采集值自動切換運行模式；