[发明专利]超导磁体周期升降磁电路及其控制方法

权利要求书

1.超导磁体周期升降磁电路，其特征在于，包括2个功率开关、3个功率二极管、1个电容和1个可编程的直流电源，其中2个功率开关和2个功率二极管构成H型电路的四个桥臂，超导线圈位于H型电路的中央，H型电路的四个桥臂的布置方式为使得电流只能以一个方向流过超导线圈；电容与H型电路并联，直流电源与1个功率二极管串联形成电源支路后也与H型电路并联。

2.根据权利要求1所述的超导磁体周期升降磁电路，其特征在于，所述功率开关为全控型功率开关。

3.根据权利要求1所述的超导磁体周期升降磁电路，其特征在于，所述直流电源为允许在电流源和电压源两种工作模式之间自动切换的直流电源，所述电源支路中功率二极管的阳极与直流电源的正极相连。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的超导磁体周期升降磁电路的控制方法，其特征在于，包括如下过程：当电容电压小于直流电源预设电压时，电源支路功率二极管导通，控制H型电路对侧桥臂两个功率开关导通，直流电源工作在电流源模式，为超导线圈升磁或保持磁场；当电容电压大于直流电源预设电压时，电源支路功率二极管截止，电源支路电流降为零，电源工作在电压源模式，由电容为超导线圈励磁；在电容电压为零且超导线圈电流为零的初始状态下，控制H型电路对侧桥臂两个功率开关导通，由直流电源为超导线圈加载电流励磁；之后周而复始地顺序执行如下三个控制逻辑：

控制逻辑一、当指定磁场达到指定持续时间时，控制H型电路对侧桥臂两个功率开关关断，则由于超导线圈电流不能突变，另外两个桥臂的功率二极管导通，超导线圈向电容充电，超导线圈中的磁能大部分转化为电容中的电场能；

控制逻辑二、当电容电压达到最大值附近或超导线圈电流降低到接近于零时，控制H型电路的其中一个功率开关导通，使得超导线圈电流可靠地降低到零；

控制逻辑三、当零磁场达到指定持续时间时，控制H型电路对侧桥臂两个功率开关导通，当电容电压高于直流电源电压，则首先由电容向超导线圈放电；当电容电压低于直流电源电压时，电源支路中的功率二极管导通，由直流电源继续向超导线圈提供电流直到达到预设的电流值, 同时达到指定磁场。

5.根据权利要求4所述的超导磁体周期升降磁电路的控制方法，其特征在于，所述控制逻辑二优选与直流电源负极相连桥臂的功率开关导通。