一种不对称式电流调节器

摘要

一种用于超导磁体充放电的电流调节器，由电压单元(U_V)、变压器单元(U_T)与电流单元(U_I)组成。电压单元(U_V)为多个直流侧为电容器的电压源换流器，电流单元为一个直流侧接超导磁体(L)的电流源换流器，电压源换流器的交流输出侧与分立变压器原边相连，电流源换流器的交流输出侧与串联变压器副边的两端相连，其中变压器单元(U_T)由多个变压器串联而成，变压器的数量等于电压源换流器的数量。电压单元(U_V)采用全桥移相控制方式，而电流单元(U_I)通过电压单元(U_V)提供的辅助电势，在电流换相时实现零电流关断。本发明结构简单紧凑，功率密度高，不仅提高了磁体充放电系统的性能，而且能减少成本。由于实现了零电流关断，还降低了开关损耗，提高了效率，延长了开关管的寿命。

主权项

1、一种不对称式电流调节器，由电压单元(UV)、变压器单元(UT)与电流单元(UI)三部分组成；变压器单元(UT)由多个变压器(TR1、TR2……TRn)副边串联在一起构成，变压器的数量等于电压源换流器的数量；电流单元(UI)由电流源换流器(CSC)组成；电压单元(UV)由电压源换流器(VSC1……VSCn)组成；电压单元(UV)与变压器单元(UT)的一侧相连，电流单元(UI)与变压器单元(UT)的另一侧相连；电流源换流器(CSC)由两个桥臂并联组成，第一开关(S1)和第三开关(S3)构成电流源换流器(CSC)的一个桥臂，第二开关(S2)和第四开关(S4)构成电流源换流器(CSC)的另一个桥臂，所述两个桥臂的两端构成电流源换流器(CSC)的直流输出端，与超导磁体(L)相连，所述两个桥臂的中点构成电流源换流器(CSC)的交流输出端，变压器(TR1、TR2……TRn)副边相互串联，第一变压器(TR1)、第n变压器(TRn)未相互串联的两个端口分别与电流源换流器(CSC)的交流输出端相连；第一电压源换流器(VSC1)亦由两个桥臂并联组成，第五开关(S5)和第七开关(S7)构成第一电压源换流器(VSC1)的一个桥臂，第六开关(S6)和第八开关(S8)构成第一电压源换流器(VSC1)的另外一个桥臂，所述两个桥臂的两端构成第一电压源换流器(VSC1)的直流输出端，与第一电容器(C1)相连，所述两个桥臂的中点构成第一电压源换流器(VSC1)的交流输出端，与第一变压器(TR1)的两端相连；第一电压源换流器(VSC1)直流输出端并联的第一电容器(C1)与分别由第九开关(S9)和第一直流电源(DC1)、第十开关(S10)与第一负载(LOAD1)相串联组成的支路并联连接；其它变压器(TR2……TRn)、第二电压源换流器至第n电压源换流器的其余n-1个电压源换流器(VSC2……VSCn)的构造和连接方式与所述的第一电压源换流器(VSC1)的构造和连接方式相同，n为大于等于2的整数，其特征在于电压单元(UV)采用移相控制方式，使电压源换流器的桥上下臂的脉冲相位互补，而桥对角线臂的脉冲时序不同相，通过调节所述电压源换流器的桥对角线臂脉冲的超前或滞后时间，来改变所述不对称式电流调节器输出电压的脉宽；电流单元(UI)通过电压单元(UV)提供的换相电压进行换相，换相电压由电压源换流器两对开关：第五开关(S5)和第八开关(S8)同时导通，第六开关(S6)和第七开关(S7)同时导通产生；在电流源换流器所述两个桥臂的开关换相的时刻，先给要开通桥臂的开关触发信号：当换相电压为正时给第一开关(S1)和第四开关(S4)触发信号，当换相电压为负时给第二开关(S2)和第三开关(S3)触发信号；然后控制电压源换流器，使之在变压器的原边上产生换相电压，折合到副边后，当换相电压为正时，电流流过要关断的第二开关(S2)和第三开关(S3)，当换相电压为负时，电流流过要关断的第一开关(S1)和第四开关(S4)，由于与流过要关断的开关的电流方向相反，从而使流过该开关电流减少；由于与流过要开通的开关：第一开关(S1)和第四开关(S4)，或第二开关(S2)和第三开关(S3)的电流方向相同，从而使流过该开关电流增加，待到流过所述要关断的开关：第二开关(S2)和第三开关(S3)，或第一开关(S1)和第四开关(S4)的电流减少到零后，再关断所述要关断的开关：第二开关(S2)和第三开关(S3)，或第一开关(S1)和第四开关(S4)。