[发明专利]一种用于超导储能系统能量转换的变流器

权利要求书

1.一种用于超导储能系统能量转换的变流器，其特征在于采用两级Boost斩波升压控制超导储能磁体放电过程；第一级斩波电路采用多个金属氧化物半导体场效应晶体管并联，采用PWM控制方式或滞环控制方式实现金属氧化物半导体场效应晶体管的通断控制，把超导磁体两端的电压限制一个较低的电压等级，满足超导磁体的绝缘要求；第二级斩波电路将电压升至较高水平，采用绝缘栅双极晶体管作为开关器件，通过PWM控制方式调节绝缘栅双极晶体管的开关占空比来调节后级的输出电压，实现后级输出电压可调，超导磁体放电电压可控。

2.根据权利要求1所说的用于超导储能系统能量转换的变流器，其特征在于二极管D1的阳极分别与超导磁体L1、第一级斩波开关S1的一端并联连接，二极管D1的阴极分别与第一级斩波电容C1、续能电感L2的一端并联连接；第一级斩波电容C1的另一端分别与超导磁体L1、第一级斩波开关S1的另一端并联连接；通过控制开关S1的导通关断，把超导磁体L1中的电流转换为电容C1两端的电压Uc1，并维持电容电压Uc1为给定值，实现第一级升压；二极管D2的阳极分别与续能电感L2、第二级斩波开关S2的一端并联连接，二极管D2的阴极分别与第二级斩波电容C2、负载电阻Load的一端并联连接；第二级斩波电容C2的另一端分别与第二级斩波开关S2、负载电阻Load的另一端并联连接；通过控制开关S2的导通关断，维持电容C2两端的电压Uc2为给定值。

3.根据权利要求1所说的用于超导储能系统能量转换的变流器，其特征在于由励磁电源单元、超导磁体及保护单元、变流单元串联组成，其中超导磁体及保护单元的一端与励磁电源单元中DC的正极和开关S3的一端并联连接，超导磁体及保护单元的另一端与变流单元中金属氧化物半导体场效应晶体管T1的阳极和开关S4的一端并联连接；励磁电源单元中DC的负极端分别与开关S3、开关S4以及变流单元中金属氧化物半导体场效应晶体管T1的阴极并联连接；励磁电源单元由超导直流电源DC和二极管D5组成，其中电源DC的正极与二极管D5的负极并联连接，电源DC的负极与二极管D5的正极并联连接。状态切换开关S3的两端再分别与电源DC的两极并联连接；超导磁体及保护单元由磁体电感L1，绝缘栅双极晶体管IGBT  T3及反向并联二极管D6，失超保护电阻R1组成，其中磁体电感L1的一端分别与开关S3、绝缘栅双极晶体管T3的阴极、二极管D6的阳极并联连接，磁体电感L1的另一端分别与开关S4、失超保护电阻R1并联连接，R1的阻值需要根据失超传播速度、热点温升和磁体绝缘水平确定；变流单元采用两级Boost斩波电路，开关S4与超导磁体及保护单元相连的一端分别与金属氧化物半导体场效应晶体管T1的阳极、反向并联二极管D3的阴极和二极管D1的阳极并联连接，开关S4的另一端分别与金属氧化物半导体场效应晶体管T1的阴极、反向并联二极管D3的阳极、第一级斩波电容C1、绝缘栅双极晶体管T2的阴极、反向并联二极管D4的阳极、第一级斩波电容C2以及负载电阻Load的一端并联连接。