一种超导带材的过电流测试装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种超导带材的过电流测试装置。

背景技术：

超导电力装置并网使用后，不可避免地会遭受各种各样的过电流冲击。超导带材的过电流特性指的是超导带材在电路中遭受过电流冲击时所显现出来的电压变化以及温度变化等特性。超导带材在过电流冲击下的特性是如何的，尤其在重复过电流冲击后的性能变化情况都没有得到深入的研究。因此有必要对研究超导带材的过电流冲击特性以及寿命特性，设计一种可加载重复过电流的超导带材过电流特性测试装置是实验研究的基本条件。

过电流冲击包括直流冲击、交流冲击等。其中冲击电流的幅值、升流率以及冲击波形是否交变等因素都是衡量过电流冲击波形的重要参数。而超导带材的过电流特性也会随冲击波形变化而发生相应的变化。因此过电流冲击装置有必要根据实际应用场景设计。

如今，超导带材主要应用在两种场景，直流电流场景以及工频交流场景。在直流电流场景中，衡量过电流波形的参数包括波前时间、过电流幅值以及波尾时间。而工频交流场景中，衡量过电流波形的参数主要是交流幅值以及冲击电流持续时间等。因此在装置设计过程中需要考虑这些参数设置以满足不同过电流冲击的要求。

超导带材过电流特性测试装置是实验研究的基本设备，其功能完善与否、自动化程度的高低以及控制功能精确与否都决定了实验的质量，也将影响特性研究的进程。因此测试装置的设计应考虑使用合适的自动化控制装置，用以提高装置的自动化程度，提升装置的智能性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种可加载重复交流过电流的超导带材的过电流测试装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种超导带材的过电流测试装置，包括依次串联形成冲击回路的交流调压器、可变电阻和固态继电器、超导带材样品支架，以及与固态继电器相连的控制模块，交流调压器用于获取冲击回路所需的交流电压，可变电阻用于根据所述交流电压调节过电流幅值，固态继电器用于在两端所加载的所述交流电压过零时，根据所述控制模块发送的控制信号在所述冲击回路中产生交流过电流。

其中，所述可变电阻是由不锈钢电阻片组合成的档位可调的冲击电阻。

其中，所述固态继电器包括反并联的第一晶闸管和第二晶闸管，过零检测模块和固态继电器触发器，所述过零检测模块连接在两个晶闸管两端，并与所述固态继电器触发器相连，所述过零检测模块用于检测两个晶闸管两端交流电压，当检测到交流电压过零时，将产生过零信号发送给所述固态继电器触发器，所述固态继电器触发器将接收到的过零信号和所述控制模块发送的控制信号处理后发出晶闸管触发信号，使两个晶闸管交替导通，实现所述固态继电器的过零开断，冲击回路从过零点处开始产生正弦过电流。

其中，反并联的第一晶闸管和第二晶闸管在各自的正向电压作用下交替导通，若在两个晶闸管两端加载交流电压，当电流从第二端流向第一端，第一晶闸管导通；当电流从第一端流向第二端，第二晶闸管导通。

其中，所述控制模块包括单片机芯片、数码管显示器和输入按键，所述数码管显示器和输入按键均连接在所述单片机芯片上。

其中，所述数码管显示器包括一位数码管部分和二位数码管部分，所述一位数码管部分显示范围为0~2，分别表示冲击参数：单次过电流冲击持续时间、相邻冲击间隔时间和冲击循环次数；二位数码管部分显示范围为0~99，对应表示所述冲击参数的数值。

其中，所述输入按键包括两对加减按键和确认键，分别完成所述冲击参数0~2的切换、冲击参数数值的增减以及控制信号输出功能。

其中，所述超导带材样品支架用于放置待测试的超导带材。

其中，所述冲击回路还包括电压探头，用于测量超导带材样品的电压值。

其中，所述冲击回路还包括电流互感器，用于测量冲击回路的冲击电流。

本实用新型实施例的有益效果在于：

采用交流调压器配合多档位的可变电阻提供各种幅值的过电流，以满足具有不同临界电流的超导带材测试需要；

冲击回路控制开关采用固态继电器，固态继电器的内部包括两个反并联晶闸管，反并联晶闸管为交流电流提供正反两条通路，晶闸管的快速开断性能能够保证开关动作延时短，不影响开断点附近波形；同时，晶闸管与过零检测模块搭配，形成一个在交流电压过零点快速开断的开关，保证回路产生的正弦电流波形的完整性；

利用单片机作为控制模块，为固态继电器提供准确的开断信号，从而控制冲击回路的开断，产生单次冲击持续时间可调、相邻冲击间隔时间可调、冲击循环次数可调的交流过电流，满足超导带材过电流特性实验研究的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一种超导带材的过电流测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中固态继电器的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中控制模块的结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。

请参照图1所示，本实用新型实施例提供一种超导带材的过电流测试装置，包括依次串联形成冲击回路的交流调压器1、可变电阻2和固态继电器3、超导带材样品支架5，以及与固态继电器3相连的控制模块4，交流调压器1用于获取冲击回路所需的交流电压，可变电阻2用于根据所述交流电压调节过电流幅值，固态继电器3用于在两端所加载的所述交流电压过零时，根据所述控制模块4发送的控制信号在所述冲击回路中产生交流过电流。

具体地，本实施例中，可变电阻2是由不锈钢电阻片组合成的档位可调的冲击电阻，档位可调的冲击电阻2与交流调压器1配合，可实现过电流幅值的调节，为过电流测试提供多种电流幅值。冲击回路中用电压探头测量超导带材样品的电压值，用电流互感器测量回路的冲击电流。

再请参照图2所示，固态继电器3包括两个反并联的晶闸管6、7，过零检测模块8和固态继电器触发器9，过零检测模块8连接在两个晶闸管6、7两端，并与固态继电器触发器9相连，交流电压加载在固态继电器3两端时，第一晶闸管6和第二晶闸管7分别通过正负半波电流。过零检测模块8用于检测晶闸管两端交流电压，当检测到交流电压过零时，将产生过零信号发送给固态继电器触发器9，固态继电器触发器9将接收到的过零信号和控制模块4发送的控制信号处理后发出晶闸管触发信号，使第一晶闸管6和第二晶闸管7交替导通，实现固态继电器3的过零开断，冲击回路从过零点处开始产生正弦过电流。具体的工作原理如下：当冲击回路加载交流电压（即固态继电器3两端加载交流电压）时，过零检测模块8检测交流电压是否过零，若过零则输出过零信号脉冲到固态继电器触发器9；操作人员通过控制模块4输入冲击参数及其数值，形成不同占空比和周期时长的方波控制信号，发送到固态继电器触发器9中。当固态继电器触发器9同时收到过零信号与控制模块4发送的上述控制信号的高电平时，将发送触发信号到晶闸管中，反并联的第一晶闸管6和第二晶闸管7将在各自的正向电压作用下导通：若在“k2”和“k1”两端加载交流电压，当电流从“k2”端流向“k1”端，则第一晶闸管6导通；当电流从“k1”端流向“k2”端，则第二晶闸管7导通，两个晶闸管交替导通，为超导带材提供完整波形的交流过电流。

再如图3所示，本实施例中，控制模块4包括单片机芯片10、数码管显示器11和输入按键12，数码管显示器11和输入按键12均连接在单片机芯片10上。单片机程序根据功能需要编写，形成完整的冲击参数值输入和冲击参数显示的功能。其中数码管显示器11分为两个部分，一位数码管部分显示范围为0~2，分别表示冲击参数：单次过电流冲击持续时间、相邻冲击间隔时间和冲击循环次数；二位数码管部分显示范围为0~99，对应表示上述冲击参数的数值。举例来说，对于一位数码管部分显示“0”，表示的冲击参数是“单次过电流冲击持续时间”，其数值表示50hz冲击周期的个数，即二位数码管部分显示数值为“01”时表示冲击持续时间为1个50hz周期（20毫秒）；对于一位数码管部分显示“1”，表示的冲击参数是“相邻冲击间隔时间”，其数值单位为秒，即二位数码管部分显示数值为“01”时表示相邻冲击间隔时间为1秒；对于一位数码管部分显示“2”，表示的冲击参数是“冲击循环次数”，其数值单位为次，即二位数码管部分显示数值为“01”时表示冲击1次。输入按键12分为三个部分，包括两对加减按键和确认键“c”，分别完成冲击参数“0”~“2”的切换、冲击参数数值的增减以及控制信号输出等功能。

通过上述说明可知，本实用新型实施例的有益效果在于：

采用交流调压器配合多档位的可变电阻提供各种幅值的过电流，以满足具有不同临界电流的超导带材测试需要；

冲击回路控制开关采用固态继电器，固态继电器的内部包括两个反并联晶闸管，反并联晶闸管为交流电流提供正反两条通路，晶闸管的快速开断性能能够保证开关动作延时短，不影响开断点附近波形；同时，晶闸管与过零检测模块搭配，形成一个在交流电压过零点快速开断的开关，保证回路产生的正弦电流波形的完整性；

利用单片机作为控制模块，为固态继电器提供准确的开断信号，从而控制冲击回路的开断，产生单次冲击持续时间可调、相邻冲击间隔时间可调、冲击循环次数可调的交流过电流，满足超导带材过电流特性实验研究的需要。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。