【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子电力，具体涉及一种用于驱动磁约束聚变装置中磁体的电源模块和电源系统。
技术介绍
1、托卡马克装置等聚变装置通过磁场来控制等离子体，磁场则通过向磁场线圈中通入一定电流来产生，因此通常会需要一套大功率的脉冲电源来向磁场线圈中注入电流，即磁体驱动电源。通常磁体驱动电源需要在短时间内能够到达mw甚至更高级别的功率，这样的功率需求如果从电网直接引入，则对电网的负荷要求较高。因此，在现有技术中，磁体驱动电源通常会使用大容量的储能元件，先从电网储能，然后将能量在短时间内馈入磁场线圈。
2、现有的磁体驱动电源通常采用飞轮发电机的方式进行储能，飞轮发电机可存储较大的能量，输出功率高，能够满足各种类型的托卡马克装置等聚变装置的用电需求，然而，飞轮发电机组成的电源系统，往往复杂度较高，通用性差，若发生故障，可维护性差。
3、因此，如何在满足聚变装置的电源需求的同时提升磁体驱动电源的适用性和维护性成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种用于驱动磁约束聚变装置中磁体的电源模块和电源系统，至少解决相关技术中存在的如何在满足聚变装置的电源需求的同时提升磁体驱动电源的适用性和维护性的技术问题。
2、本申请实施例提供一种用于驱动磁约束聚变装置中磁体的电源模块，多个所述电源模块可基于所述磁体的目标需求电量通过串和/或并联后形成目标电源系统以对所述磁体供电，所述电源模块包括：电容模块，包括超级电容器、充电回路和放电回路，所述充电回路用于与充电电源连接，
3、在一种实施例中，所述电源模块还包括：模块保护单元，设置在所述放电回路中，用于对所述电源模块进行保护。
4、在一种实施例中，所述模块保护单元包括如下电路中的至少之一：均流电路，用于所述多个电源模块搭建所述电源系统时，对各个所述超级电容器的放电电流进行均流；泄放电路，分别与所述超级电容器和所述模块控制器连接，用于在所述模块控制器的触发下对所述超级电容器中的电量进行泄放；缓冲电路，用于对所述放电回路关断时的尖峰脉冲进行缓冲；过流/过压保护电路，用于对所述放电回路进行过流/过压保护。
5、在一种实施例中，所述放电回路包括：第一控制开关，续流元件和驱动单元，其中，所述驱动单元与所述第一控制开关的控制端连接，所述第一控制开关与所述续流元件串联在所述超级电容器的两端，所述续流元件两端用于通过所述母线与所述磁体线圈连接。
6、在一种实施例中，所述驱动单元在接收到放电指令时，控制所述第一控制开关闭合，导通所述超级电容器与所述母线之间的连接，所述超级电容器通过所述母线向所述磁体放电；所述驱动单元在接收到停止放电指令时，控制所述第一控制开关断开，以断开所述超级电容器与所述母线之间的连接，所述磁体可通过母线和所述续流元件形成续流回路，释放所述磁体中的电量。
7、在一种实施例中，所述续流元件包括第二控制开关，所述第二控制开关与所述第一控制开关串联，所述第二控制开关的控制端与所述驱动单元的输出端连接。
8、根据第二方面，本申请实施例提供了一种电源系统，包括多个上述第一方面任意一项所述的电源模块；多个所述电源模块串联和/或并联在所述母线上，向所述磁体供电；主控制器，分别通过所述通信模块与每个所述电源模块的模块控制器通信，用于接收每个所述电源模块的状态信号，并基于所述状态信号控制所述电源系统的工作状态。
9、在一种实施例中，电源系统还包括：时钟同步模块，分别与多个所述电源模块连接，用于同步多个所述电源模块的动作时钟。
10、在一种实施例中，所述主控制器分别与所述电源模块的放电回路连接，用于向所述放电回路输出放电指令或停止放电指令，以控制所述放电回路放电或停止放电；所述时钟同步模块包括第一同步单元，连接在所述主控制器和所述放电回路之间，用于同步所述放电指令或所述停止放电指令。
11、在一种实施例中，所述时钟同步模块还包括第二同步单元，所述第二同步单元分别与所述模块控制器连接，用于同步所述模块控制器之间的时钟。
12、在一种实施例中，所述主控制器在输出放电指令之前，基于所述状态信号判断各个所述电源模块是否处于正常状态；当所述电源模块处于正常状态时，输出放电控制指令。
13、在一种实施例中，当存在处于异常状态的电源模块时，所述主控制器或所述模块控制器屏蔽所述处于异常状态的电源模块。
14、本申请的有益效果至少在于：
15、每一电源模块可以具有超级电容器以及可以为超级电容器进行独立充电和独立放电的充电回路和放电回路，并且，每一电源模块还设置有独立的信号采集模块和模块控制器，通过信号采集模块采集电容模块的状态信号，通过模块控制器对电容模块实现独立的充放电状态控制和监控，进而可以使得每一电源模块独立运行。因此，本实施例中的电源模块可以作为磁约束聚变装置中磁体的电源系统的一个通用模块按照目标需求电压和/或目标需求电流进行灵活的组装。进而可以在不影响磁体的电源系统正常工作的情况下，维护单个电源模块；在目标需求电压和/或目标需求电流发生变化时，只需要按照新的目标需求电压和/或新的目标需求电流适应性的增加电源模块的串联数量和/或并联数量即可，具有较强的通用性和较为简易的维护性。
16、进一步，每一电源模块还可以包括模块保护单元，模块保护单元可以为电源模块在工作状态下，或非工作状态下提供独立的保护功能，相当于将把整体电源系统的风险分散到了单个电源模块上，单个电源模块即使发生问题，由于单个电源模块均具有模块保护单元，可以独立的进行保护，因此对其他模块影响也较小，并且单个电源模块的电压和电流等级较低，因此，可以减小发生事故时引起剧烈能量，进而保证整体电源系统的安全。
17、进一步，均流电路设置在所述放电回路中，用于所述多个电源模块搭建所述电源系统时，对所述超级电容器的放电电流进行均流。通过均流模块对电源系统中的各个电源模块的放电电流进行均衡，保证并联模块间电流的均一性。
18、进一步，模块保护单元还包括泄放电路，分别与所述超级电容器和所述模块控制器连接，用于在所述模块控制器的触发下对所述超级电容器中的电量进行泄放。电源系统在工作结束后，模块控制器可以控对应的泄放控制单元导通对应的泄放电阻和超级电容器之间的通路，进而将超级电容器上残余的能量释放。不仅可以提升泄放效率，减少能量泄放时的热量集中问题，并且单个电源模块有独立的充电和泄放控制能力，因此能够成为一个有着完备和独立放电能力的电源。
19、进一步，通过多个电源模块的并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于驱动磁约束聚变装置中磁体的电源模块，其特征在于，多个所述电源模块可基于所述磁体的目标需求电量通过串和/或并联后形成目标电源系统以对所述磁体供电，所述电源模块包括：
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述模块保护单元包括如下电路中的至少之一：
4.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述放电回路包括：第一控制开关，续流元件和驱动单元，其中，
5.如权利要求4所述的电源模块，其特征在于，
6.如权利要求4所述的电源模块，其特征在于，
7.一种电源系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-6任意一项所述的电源模块；
8.如权利要求7所述的电源系统，其特征在于，还包括：
9.如权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述主控制器分别与所述电源模块的放电回路连接，用于向所述放电回路输出放电指令或停止放电指令，以控制所述放电回路放电或停止放电；
10.如权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述时钟同步模块还包
11.如权利要求7所述的电源系统，其特征在于，
12.如权利要求11所述的电源系统，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种用于驱动磁约束聚变装置中磁体的电源模块，其特征在于，多个所述电源模块可基于所述磁体的目标需求电量通过串和/或并联后形成目标电源系统以对所述磁体供电，所述电源模块包括：
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述模块保护单元包括如下电路中的至少之一：
4.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述放电回路包括：第一控制开关，续流元件和驱动单元，其中，
5.如权利要求4所述的电源模块，其特征在于，
6.如权利要求4所述的电源模块，其特征在于，
7.一种电源系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：常庭智，陈锐，王彬彬，杨萌华，谭熠，
申请(专利权)人：陕西星环聚能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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