[发明专利]一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源

权利要求书

1.一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源，其特征在于，包括磁体储能及斩波单元(1)、充电用逆变桥单元(2)、放电用逆变桥单元(3)与放电用整流单元(4)；

磁体储能及斩波单元(1)由高频变压器(T1)、第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第一二极管(D17)、超导磁体线圈(Lcoil)、滤波电容(Cf)、滤波电感(Lf)、开关管(Qinv)和第二二极管(Dinv)组成，充电用高频变压器(T1)上端输出口和下端输出口分别连接第一开关管(Q1)反并列二极管的正极和第二开关管(Q2)反并联二极管的正极，滤波电容(Cf)的一端与超导磁体线圈(Lcoil)的一端均与充电用高频变压器(T1)的中间输出口相连，第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)的负极均与开关管(Qinv)反并联第二二极管(Dinv)的负极及二极管(D17)的阳极相连，开关管(Qinv)反并联第二二极管(Dinv)的阳极与低压侧第一直流母线电容Cbus1负极及滤波电感(Lf)的一端相连，滤波电感(Lf)的另一端与滤波电容(Cf)一端及超导磁体线圈(Lcoil)的一端相连，第一二极管(D17)的负极与低压侧第一直流母线电容Cbus1正极连接；

充电用逆变桥单元(2)的直流侧正极连接高压侧第二直流母线电容Cbus的正极，充电用逆变桥单元(2)直流侧负极连接高压侧第二直流母线电容Cbus的负极，充电用逆变桥单元(2)交流侧输出端连接充电用高频变压器(T1)原边；

放电用逆变桥单元(3)直流侧正极输入端与低压侧第一直流母线电容Cbus1正极相连，放电用逆变桥单元(3)直流侧负极输入端与低压侧流母线电容Cbus1负极相连，放电用逆变桥单元(3)交流输出端与放电用高频变压器T2原边相连；

放电用高频变压器T2高压侧连接放电用整流单元(4)的交流侧，放电用整流单元(4)的直流侧正极与高压侧第二直流母线电容Cbus的正极相连，放电用整流单元(4)的直流侧负极与高压侧第二直流母线电容Cbus的负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源，其特征在于：所述充电用逆变桥单元(2)和放电用逆变桥单元(3)中的桥式电路均选用全控型器件，且其控制均采用软开关控制。

3.根据权利要求1所述的一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源，其特征在于：开关电源作为充电电源向超导磁体Lcoil输入能量时，开关管(Qinv)一直保持导通状态，充电用逆变桥单元(2)将高压侧第二直流母线电容Cbus的直流电转换成高频的交流电，经充电用高频变压器T1与第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)整流和滤波器(Lf)、滤波电容(Cf)滤波后变成恒压直流电给磁体充电，通过控制充电用逆变桥单元(2)中全控型器件的通断占空比控制超导磁体的充电速度。

4.根据权利要求1所述的一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源，其特征在于：开关电源实现超导磁体(Lcoil)的储能回馈到电网时，第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)一直导通，关断开关管(Qinv)时，超导储能磁体(Lcoil)电流流过第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、二极管(D17)后，经低压侧流母线电容Cbus1的滤波得到一个恒压直流输出，再经放电用逆变桥单元(3)、放电用高频变压器T2、放电用整流单元(4)输送到高压第二直流母线电容Cbus，开通开关管(Qinv)时，超导储能磁体(Lcoil)电流经第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、开关管(Qinv)续流，通过控制开关管(Qinv)通断占空比控制超导磁体的放电速度。

5.根据权利要求1所述的一种带能量回馈的且效率极高的超导磁体开关电源，其特征在于：所述的磁体储能及斩波单元(1)中的开关管(Qinv)管为全控型器件。