[实用新型]一种采用软开关控制的超导磁体电源

说明书

本实用新型公开了一种采用软开关控制的超导磁体电源，该电源由高压侧桥式电路、高频变压器、低压侧整流电路、滤波电路与超导磁体线圈组成，高压侧桥式电路由Cbus、Q1、Q2、Q3、Q4、D1、D2、D3、D4、C1、C2、C3、C4等组成，低压侧整流电路由Qs1、Qs2、Qs3、Qs4、Ds1、Ds2、Ds3、Ds4等组成，滤波电路由Lf、Cf组成。本实用新型所述的一种采用软开关控制的超导磁体电源，该电源装置能实现软开关控制且低压侧开关管较少，效率高，其次由于采用高频变压器进行隔离，降低体积。

技术领域

本实用新型涉及超导磁体技术领域，特别涉及一种采用软开关控制的超导磁体电源。

背景技术

超导磁体因其极低的电损耗、高磁场和高稳定性等特性广泛应用于医疗、电力、工业、科研等领域，超导线圈需要一个能实现磁体能量与电网能量相交换的DC/DC电源装置，早期的超导磁体电源采用基于工频变压器隔离的可控硅整流电路，如论文“双反星型整流电路并联运行环流分析”所述的电源结构，由于该结构电路存在低频纹波，其滤波装置体积较大，现仅用于大功率超导磁体装置中；

现在的DC/DC超导电源装置一般在低压侧采用桥式电路、滤波电容和直流斩波电路组成的能量双向流动拓扑结构，如美国专利US004695932“超导储能电路”和中国专利CN102222983“一种超导储能磁体输入输出一体变流器”，该类型的电路存在以下缺点：(1)若采用工频变压器隔离，则整机体积大；若采用高频变压器隔离，则低压侧的桥式电路和直流斩波电路所用的开关管多，低压侧管压降大，整机效率低；(2)难以实现软开关灵活控制，为此，我们提出一种采用软开关控制的超导磁体电源。

实用新型内容

高效率、小型化是电能变换装置的一个重要的发展趋势，针对现有DC/DC 超导电源装置的不足，本发明设计一种基于高频变压器隔离的超导DC/DC电源装置，其低压侧开关管数量少、压降小，且支持软开关控制，效率高。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种采用软开关控制的超导磁体电源，包括高频变压器、高压侧桥式电路、低压侧整流电路、LC滤波电路与磁体线圈；

高压侧桥式电路由直流电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容与第四电容组成；第一开关管反并联第一二极管后并联第一电容，第二开关管反并联第二二极管后并联第二电容，第三开关管反并联第三二极管后并联第三电容，第四开关管反并联第四二极管后并联第四电容，第一二极管阳极、第三二极管阴极与高频变压器的原边一端相连组成桥式电路的一个桥臂，第二二极管阳极、第四二极管阴极与高频变压器原边的另一端相连组成桥式电路的另一个桥臂，第一二极管阴极、第二二极管阴极与直流电容正极相连，第三二极管阳极、第四二极管阳极与直流电容负极相连；

低压侧整流电路由第一同步开关管及其体二极管、第二同步开关管及其体二极管、第三同步开关管及其体二极管、第四同步开关管及其体二极管组成组成，第一同步二极管与第二同步二极管反向串联，串联后的一端连接高频变压器低压侧的上端口，另一端连接滤波电感输入端，第三同步二极管与第四同步二极管反向串联，串联后的一端连接高频变压器低压侧的下端口，另一端也连接滤波电感输入端，滤波电感的输出端口与滤波电容的上端口及超导磁体线圈正极端相连，滤波电容的下端口、高频变压器低压侧中间输出端口与磁体线圈的负极端相连。

优选的，所述高压侧桥式电路的开关管采用全控型器件且采用软开关控制。

优选的，所述高频变压器采用副边带中间抽头的三绕组变压器。

优选的，所述低压侧整流电路的各个支路至少有两个反向串联的开关管，且至少有一个全控型器件。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：