超導磁體失超檢測中電壓隔離校正電路的設計

摘要：采用有源功率檢測法，設計和制作了超導混合儲能磁體能量?jì)Υ嫦到y的失超檢測中的電壓隔離校正裝置。該裝置用于隔離超導線(xiàn)圈的干擾信號，以及消除串聯(lián)線(xiàn)圈電感分量，是混合磁體失超檢測中的重要環(huán)節。通過(guò)搭建高溫超導線(xiàn)圈的實(shí)驗裝置，在高溫超導儲能磁體上進(jìn)行失超檢測的實(shí)驗研究，得出了電壓矯正前后的線(xiàn)圈電壓波形，驗證了本實(shí)驗裝置可行性與合理性。
關(guān)鍵詞：有源功率檢測法；超導儲能；失超檢測；電壓隔離校正

0 引言
超導儲能系統具有大功率、高靈敏度、小體積，低損耗等諸多優(yōu)勢，在工業(yè)和科研領(lǐng)域得到廣泛的應用。尤其是在輸電電網(wǎng)中，能夠解決用電高峰和低谷期電網(wǎng)輸電的供求矛盾，提高電網(wǎng)的電能容量，增強系統的穩定性。因此，超導儲能因為其得天獨厚的優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)最具潛力的儲能裝置。超導儲能系統在運行時(shí)，內部線(xiàn)圈會(huì )因為瞬間高壓、局部高熱以及過(guò)載應力等電磁和機械擾動(dòng)，使系統處在失超狀態(tài)，易受損且可靠性下降。故研究失超保護系統有助于延長(cháng)超導儲能裝置的穩定性和壽命，是推廣超導儲能系統應用的重要一環(huán)。而設計研發(fā)高靈敏度的失超檢測裝置，預先監測超導系統運行指標，更是失超保護系統的焦點(diǎn)所在。
本文在超導儲能混合磁體的失超檢測系統中，為該系統設計一套光耦隔離與校正電路，用于檢測串聯(lián)超導磁體線(xiàn)圈的失超電壓，同時(shí)將該電壓與干擾信號隔離，并相應地放大或縮小單線(xiàn)圈電壓，消除作為干擾因素的串聯(lián)線(xiàn)圈感生電壓分量。該電路有效提高失超保護系統的可靠性，滿(mǎn)足超導儲能系統失超保護的要求。

1 失超檢測裝置的設計原理與分析
失超檢測流程如圖1所示。

以下著(zhù)重闡述電壓隔離矯正部分的機理：
在電壓隔離校正環(huán)節中，超導線(xiàn)圈L1和L2上的電壓v1和v2經(jīng)過(guò)電壓隔離校正電路后，一方面隔離超導線(xiàn)圈端的干擾信號；另一方面調整光耦隔離放大電路的參數，消除電感量帶來(lái)的差別。超導線(xiàn)圈在縱軸方向上串聯(lián)連接，故不考慮互感的影響。根據實(shí)際超導儲能混合磁體的特點(diǎn)，采取有源功率檢測法，并對電壓差測量環(huán)節進(jìn)行了校正，如圖2所示。
r1和r2，L1和L2分別為超導線(xiàn)圈的電感和失超電阻。有源功率檢測法通過(guò)測量P=[(L1-L2)di／dt+(r1-r2)i]i=[(L1-L2)di／dt]i+(r1-r2)i2的值來(lái)檢測失超。由于誤判斷是由于感應電壓差(L1-L2)di／dt引起的，對v2進(jìn)行L1／L2倍放大，得到(L1／L2)v2，再經(jīng)過(guò)電壓差測量環(huán)節與v1進(jìn)行比較，得v1-(L1／L2)v2=0，消除了感應電壓產(chǎn)生的影響。