Способ коммутации токов в фазах сверхпроводникового преобразователя Советский патент 1991 года по МПК H01L39/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания сверхпроводниковых магнитных систем с помощью сверхпроводниковых (криотронных) преобразователей.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и качества формьН выходного напряжения.

На чертеже приведена принципиальная схема трехфазного сверхпроводникового преобразователя.

Сверхпроводниковый преобразователь содержит сверхпроводниковые трансформаторы 1-3 фаз А,В,С, первые выводы вторичных обмоток которых объединены и соединены с первым выводом 4 для подключения нагрузки, а вторые выводы соединены через криотронные ключи 5-7 с вторым выводом 8 для подключения нагрузки. Управление ключами 5-7 и подача напряжения на первичные обмотки сверхпроводниковых трансформаторов каждой фазы А,В,С осуществляются блоком 9 питания и управления, с выводом обратной связи которого соединен датчик 10 тока, регистрирующий ток в нагрузке.

Работа сверхпроводникового преобразователя включает в себя строгую последовательность процессов, которую можно

рассматривать как следующие друг за другом внекоммутационные интервалы и интервалы коммутации.

На каждом внекоммутационном интервале в одной из фаз (например.фазе А) протекает ток нагрузки 1Н, а в первичной обмотке сверхпроводникового трансформатора этой фазы действует импульс напряжения с амплитудой Е.

Перед началом коммутации криотрон- ныа ключи 5 и б, в коммутируемых фазах (например, фазах А и В) переведены в открытое состояние и в одной из фаз (фаза А) циркулирует ток нагрузки , а в другой коммутируемой фазе (фаза В) ток равен нулю.

Коммутация фазных токов производится подачей импульсов напряжения на первичные обмотки сверхпроводниковых трансформаторов 1 и 2, коммутируемых фаз (фаз А и В) с соблюдением условий

,, U5-2E Uki-

Ш+2Е

где Uid - амплитудное значение импульса напряжения ка первичной обмотке сеерх- проводникового трансформатора фазы с током (фазы А);

Uk2 - амплитудное значение импульса напряжения на первичной обмотке сверхпроводникового трансформатора 2 фазы без тока (фазы В);

Е - амплитудное значение импульса напряжения, действующего в первичных обмотках сверхпроводниковых трансформаторов 1,2 на внекоммутационных интервалах,

и - разность амплитудных значений напряжения на первичных обмотках сверхпроводниковых трансформаторов 1 и 2 коммутируемых фаз (А и В).

1Н - ток нагрузки;

уи коэффициент пропорциональности, определяемый конструкцией сверхпроводникового преобразователя и параметрами обмоток сверхпроводниковых трансформаторов.

Для рассматриваемого сверхпроводникового преобразователя

... (1-к2) + и,з tk м

где tk - продолжительность интервала коммутации;

Lp - индуктивность первичной обмотки сверхпроводникового трансформатора;

W - взаимная индуктивность обмоток сверхпроводниковых трансформаторов;

К - коэффициент трансформации;

LS - индуктивность вторичной обмотки сверхпроводникового трансформатора;

Ц - суммарная индуктивность дополнительных элементов (клапанов криотронных

ключей, токоведущих шин).

При этом в сверхпроводящем контуре, образованном фазами с открытыми ключами 5,6 (фазами А и В), на интервале коммутации под действием разности напряжений

наводится контурный ток ik IH, который компенсирует до нуля ток в фазе А и наводит ток 1н в фазе В.

Для реализации режимов коммутации используется датчик 10, осуществляющий

обратную связь блока 9 управления с током нагрузки 1Н. На интервале коммутации в остальных фазах (в данном примере на фазе С) ключи 5-7 закрыты и к ним может быть приложено обратное напряжение. На рассмотренном интервале коммутации напряжение на выходе преобразователя равно по величине и направлению напряжения, имевшему место на внекоммутационном интервале. По окончании процесса коммутации в фазу,

в которой ток скомпенсирован до нуля (фазу А), вводится сопротивление ключа R (ключ 5 выключается), а затем внекоммутационные и коммутационные процессы повторяются в других фазах.

Формула изобретения Способ коммутации токов в фазах сверхпроводникового преобразователя, содержащего сверхпроводниковые трансформаторы по числу фаз, первичные обмотки которых подключены к выходным выводам блока питания и управления, с выводом обратной связи которого соединен датчик тока нагрузки, а вторичные обмотки сверхпроводниковых трансформаторов через криот- ронные ключи, выводы управления которых соединены с управляющими выводами блока питания и управления, включены параллельно между собой и выводами для подключения нагрузки, заключающийся в том, что на временном интервале коммутации, при открытых криотронных ключах в коммутируемых фазах и протекании тока в одной из этих фаз, на первичные обмотки сверхпроводниковых трансформаторов каждой фазы подают импульсы напряжения, индуцирующего во вторичных обмотках сверхпроводниковых трансформаторов импульс тока с направлением, противоположным направлению тока, протекающего в фазе в момент времени, предшествующий коммутации, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и качества формы выходного напряжения, ееличины указанных импульсов определяются соотношением

,, Ш-2Е Uki

Uk2 2 + 2E

где Uici - амплитудное значение импульса напряжения на первичной обмотке сверхпроводникового трансформатора фазы с током на временном интервале коммутации; Uk2 амплитудное значение импульса напряжения на первичной обмотке сверхпроводникового трансформатора фазы без тока на временном интервале коммутации;

0

Е - амплитудное значение импульса напряжения на первичных обмотках сверхпроводниковых трансформаторов на внекомму- тационном интервале;

Чн - разность амплитудных значений напряжения нэ первичных обмотках сверхпроводниковых трансформаторов коммутируемых фаз; 1н - ток нагрузка; уи - коэффициент пропорциональности, определяемый конструкцией сверхпроеодниково- го преобразователя и параметрами обмоток сверхпроводниковых трансформаторов.

15

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик и качества формы напряжения на выходе сверхпроводимково- го преобразователя. Сверхпроводнмковый преобразователь, использующий способ, содержит сверхпроводниковые трансформаторы 1-3 фаз А,В,С, криотронные ключи 5-7, блок питания и управления 9, регулирующий амплитуду, и датчик тока 10, регули- оующий ток в нагрузке. Способ позволяет путем исключения пауз в питающем напряжении повысить мощность сверхгфоводвм- кового преобразователя и обеспечивает при повышенном среднем напряжении линейный ввод тока в нагрузку при одновременном снижении пульсаций напряжения, за счет чего достигается поставленная цель. 1 ил.