专利名称：超导线圈的电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对超导线圈进行励磁的电源装置。
背景技术：
以前，在超导线圈用电源装置中，使用了如专利文献I所记载的那样、为了向超导线圈提供期望的电压而由晶体管控制的电源装置。该专利文献I中记载的电源装置采用了如下结构将从电源向负载供电的供电电路的一部分被设为多条分支路径，在多条分支路径中分别设置晶体管，利用电流值检测部检测流过供电路径的电流值，利用电压控制部控制提供给晶体管的控制端子的电压值，以便使该检测出的电流值恒定。但是，在如上所述为了向超导线圈提供期望的电压而使用了晶体管进行控制的情况下，因为晶体管不断地耗热，导致产生如下问题，即功耗也相应增加，并且散热部件大型化。为了解决该问题，在专利文献2的装置中，使用充放电用变换器，通过掌握全部充放电及保持的定时或时间，并进行切换控制，向超导线圈提供期望的电压。这样，因为执行接通(0N)、关闭(OFF)的切换，设置OFF期间进行控制，所以能抑制功耗(耗热)，也能使散热部件小型化。专利文献I :特开2009-98885号公报专利文献2 :特开2010-118453号公报尤其是如上所述，当进行电压控制时，因为对功率元件等的ON、OFF进行切换，从而进行切换控制，所以切换时会产生电流脉动(ripple)等切换噪声。若该电流脉动等切换噪声增大，则通电后的超导线圈或恒定电流的温度将上升，在由液氦冷却的超导磁铁中，液氦将蒸发。另外，在由冷冻机冷却的超导磁铁中，有时超导线圈通电后的电路的温度上升， 超导线圈的冷却能力下降,产生失超(quench )现象,不理想。另外,在恒定电流开关的情况下，即便断开其加热器，也因为电流脉动等切换噪声引起的发热，往往产生不超导的问题。
发明内容因此，本实用新型着眼于上述各种状况而做出，其目的在于提供一种超导线圈的电源装置，采用能够实现电源装置的小型化的切换控制，并能够降低切换时产生的切换噪声。用于实现上述课题的本实用新型的超导线圈电源装置的特征在于，包括直流电源部件，将交流电变换为直流电；切换部件，在所述直流电源部件上并联连接了多个切换部而成，所述切换部根据切换信号，将所述直流电切换为许可输出与禁止输出，从而形成交流状的切换电；平滑部件，通过对从所述各切换部输出的所述切换电进行平滑化，从而变为恒定电压的平滑化电后，输出到所述超导线圈；和切换控制部件，通过对所述各切换部以规定频率分别输出所述切换信号，从而形成规定的所述平滑化电，并使至少一个所述切换信号相对于其他切换信号具有相位差并输出。[0010]根据上述结构，通过对各切换部分别以规定频率输出切换信号，将直流电切换为许可输出与禁止输出，输出交流状的切换电，并对所输出的切换电进行平滑化，由此变为规定电压的平滑化电后提供给超导线圈。这里，当将直流电变换为切换电时在切换定时产生的切换噪声，即便利用平滑部件将切换电变为规定电压的平滑化电也稍有残留。因此，使向至少一个切换部输出的切换信号相对于向其他切换部输出的切换信号具有相位差后输出， 从而能够使从各切换部输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。据此，使从并联连接的各切换部输出的切换噪声的产生定时被分散后的平滑化电集流，故能够不变成较大的噪声，使切换噪声降低。另外，因为使用切换部来进行切换控制，所以能够抑制功耗，实现电源装置的小型化。另外，本实用新型涉及根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述切换部件的切换部是全桥电路，该全桥电路具有第一切换元件、第二切换元件、第三切换元件及第四切换元件，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第一切换元件与第二切换元件，从第一切换元件与第二切换元件之间连接到所述超导线圈，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第三切换元件与第四切换元件，从第三切换元件与第四切换元件之间连接到所述超导线圈，所述平滑部件由第一电抗器、第二电抗器、以及平滑电容器构成，其中所述第一电抗器连接到所述第一切换元件与所述第二切换元件之间同所述超导线圈之间，所述第二电抗器连接到所述第三切换元件与所述第四切换元件之间，所述平滑电容器将所述第一电抗器与所述超导线圈之间设为一端，将所述第二电抗器与所述超导线圈之间设为另一端进行连接，所述切换控制部件包括电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；基本脉冲生成器，产生多个带相位差的脉冲信号；以及对应于各全桥电路的多个信号变换器，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为作为将所述第一 第四切换元件切换为接通的切换信号的PWM信号，若为正值，则变换为作为将所述第一 第四切换元件切换为关闭的切换信号的PWM信号。根据上述结构，从基本脉冲生成器向各信号变换器分别输出带相位差的脉冲信号，各信号变换器从对该脉冲信号进行了积分的值中减去电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为将第I 第4切换元件切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将第 I 第4切换元件切换为关闭(OFF)的PWM信号。由此，各信号变换器分别变换为带相位差的PWM信号。之后，利用该具有相位差的PWM信号，针对每个全桥电路，具有相位差地使第 I 第4切换元件接通、关闭(ON、OFF),由此进行切换控制。这样，能够使从各全桥电路输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。据此，因为使从并联连接的各全桥电路输出的切换噪声的产生定时被分散后的平滑化电集流，所以能够不变成较大的噪声，使切换噪声降低。另外，因为使用全桥电路的切换元件进行切换控制，所以能够抑制功耗，实现电源装置的小型化。另外，本实用新型是根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述切换部件的切换部是混合桥式电路，该混合桥式电路具有第一切换元件、第一二极管、第二二极管及第二切换元件，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第一切换元件与第一二极管，从第一切换元件与第一二极管之间连接到所述超导线圈，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第二二极管与第二切换元件，从第二二极管与第二切换元件之间连接到所述超导线圈；所述平滑部件由第一电抗器、第二电抗器、以及平滑电容器构成，其中所述第一电抗器连接到所述第一切换元件与所述第一二极管之间同所述超导线圈之间、所述第二电抗器连接到所述第二二极管与所述第二切换元件之间，所述平滑电容器将所述第一电抗器与所述超导线圈之间设为一端，将所述第二电抗器与所述超导线圈之间设为另一端进行连接，所述切换控制部件包括电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；基本脉冲生成器，产生多个带相位差的脉冲信号；以及对应于各混合桥式电路的多个信号变换器，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为作为将所述第一至第二切换元件切换为接通的切换信号的PWM信号，若为正值，则变换为作为将所述第一至第二切换元件切换为关闭的切换信号的PWM信号。根据上述结构，从基本脉冲生成器向各信号变换器分别输出带相位差的脉冲信号，各信号变换器从对该脉冲信号进行积分后的值中减去电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为将第I 第2切换元件切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将第 I 第2切换元件切换为关闭(OFF)的PWM信号。由此，各信号变换器分别变换为带相位差的PWM信号。之后，利用该具有相位差的PWM信号，针对每个混合桥式电路，使第I 第2 切换元件具有相位差地接通、关闭(ON、OFF),由此进行切换控制。这样，能够使从各混合桥式电路输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。据此， 因为使从并联连接的各混合桥式电路输出的切换噪声的产生定时被分散的平滑化电集流， 所以能够不变成较大的噪声，降低切换噪声。另外，因为使用混合桥式电路的切换元件进行切换控制，所以能够抑制功耗，实现电源装置的小型化。另外，本实用新型是根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于具有控制所述直流电源部件的电压的电压控制部件。根据上述结构，通过控制直流电源部件的电压，能够抑制对切换元件进行切换时的切换噪声不变大。另外，本实用新型是根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于所述电压控制部件具有电压检测部，检测所述超导线圈的电压；绝对值化部，由所述电压检测部检测到的电压值进行绝对值化；和电压控制部，将由所述绝对值化部绝对值化后的值与规定值相加。根据上述结构，将电压检测部检测到的电压值绝对值化后的值与规定值相加，将由此得到的值输出到直流电源部件，从而能够将直流电压部件的电压控制为适当值。据此， 通过将直流电源部件的电压降低至必要最低限度，能够减小切换中产生的接通(ON)与关闭 (OFF)的电压差，所以能够抑制电流脉动不变大，该电流脉动作为对切换元件进行切换时的切换噪声。另外，本实用新型是根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述电压控制部件具有存储部，存储所述超导线圈的电抗值；设定器，设定电流增减速度；电压运算器，将所述存储部中存储的电抗值乘以所述设定器设定的电流增减速度后，计算出电压值；绝对值化部，对所述电压运算器算出的电压值进行绝对值化；和电压控制部，将所述绝对值化部绝对值化后的值与规定值相加。根据上述结构，将超导线圈的电抗值乘以设定器设定的电流增减速度后计算出电压值，将所计算出的电压值绝对值化后的值加上规定值，将由此得到的值输出到直流电源部件，由此，能够将直流电压部件的电压控制为适当值。据此，通过将直流电源部件的电压降低至必要最低限度，能够减小切换中产生的接通(ON)与关闭(OFF)的电压差，所以能够抑制电流脉动不变大，该电流脉动作为对切换元件进行切换时的切换噪声。另外，本实用新型涉及根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述电压控制部件具有加法器，由滤波器对所述切换控制部件输出的各脉冲信号进行平均化，将由此得到的值相加；目标值设定器，对设为目标的电压目标值进行设定；和比较控制器，从利用所述加法器相加的值中减去所述目标设定器设定的电压目标值，若为负，则执行相当于差分值的正输出，若为正，则执行相当于差分值的负输出。根据上述结构，从利用加法器相加得到的值中减去目标设定器设定的电压目标值，若为负，则将相当于差分值的正输出输出到直流电源部件，若为正，则将相当于差分值的负输出输出到直流电源部件，由此能够将直流电压部件的电压控制为适当值。据此，通过将直流电源部件的电压降低至必要最低限度，能够减小切换中产生的ON与OFF的电压差， 所以能够抑制作为切换切换元件时的切换噪声的电流脉动不变大。另外，本实用新型涉及根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间还设置再生部件，所述再生部件具有晶体管； 电阻器，串联连接在所述晶体管上；直流电源电压检测器，检测所述直流电源部件的电压； 阈值设定器，设定阈值；以及比较器，在所述直流电源电压检测器检测到的值高于所述阈值设定器设定的所述阈值的情况下，使所述晶体管导通，从而使电流流过所述电阻器。根据上述结构，当对超导线圈消磁时，在直流电源电压检测器检测到的值高于阈值设定器设定的阈值的情况下，使晶体管导通，从而使电流流过电阻器，导致消耗能量，由此，能够使直流电源部件的电压降低。另外，本实用新型涉及根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间还设置再生部件，所述再生部件具有再生用切换元件；电阻器，串联连接在所述再生用切换元件上；直流电源电压检测器，检测所述直流电源部件的电压；阈值设定器，设定阈值；再生控制部件，输出所述直流电源电压检测器检测到的值与所述阈值设定器设定的阈值的差分值；基本脉冲生成器，产生基本的脉冲信号； 以及再生用切换元件控制电路，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述再生控制部件输出的值，若为负值，则变换为将所述再生用切换元件切换为接通(ON)的信号，若为正值，则变换为将所述再生用切换元件切换为关闭(OFF)的信号。根据上述结构，当对超导线圈进行消磁时，从对基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去再生控制部件输出的值，若为负值，则将再生用切换元件变为接通 (0N),使再生用切换元件导通，从而使电流流过电阻器，导致消耗能量，由此，能够使直流电源部件的电压降低。另外，若使用该再生部件，则能够进一步抑制直流电源部件的电压变动，所以能够抑制超导线圈消磁时产生的电流脉动。[0027]另外，本实用新型涉及根据上述实用新型的超导线圈的电源装置，其特征在于， 具有电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，并输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；桥电流检测器，对应于各切换部，检测流过各切换部的电流值；平均值计算器，计算出各桥电流检测器检测到的电流值的平均值；比较器，对应于各切换部，从各桥电流检测器检测到的电流值中减去所述平均值计算器计算出的平均值，并输出该值；和修正部件，对应于各切换部，若从所述比较器输出的值为正，则执行使从所述电流控制电路输出的值减少的修正，若从所述比较器输出的值为负，则执行使从所述电流控制电路输出的值增加的修正。根据上述结构，若从各桥电流检测器检测到的电流值中减去平均值计算器计算出的平均值后的值为正，则能够执行使从电流控制电路输出的值减少的修正，若为负，则能够执行使从电流控制电路输出的值增加的修正。由此，能够对流过各切换部的电流值进行平均化。这样，能够防止一个切换部中电流发生偏置流动的偏流现象，能够保护各种电路元件。实用新型效果能够提供一种超导线圈的电源装置，采用可实现电源装置的小型化的切换控制， 并能够降低切换时产生的切换噪声。
图I (a)是表示本实用新型的超导线圈的电源装置的结构的框图；图I (b)是表示使用了本实用新型的超导线圈的装置的立体图。图2是第I实施方式的超导线圈的电源装置的结构图。图3是第I实施方式的第I全桥电路及第2全桥电路的结构图。图4是第I实施方式的第IPWM信号变换器的结构图。图5是向第I实施方式的第IPWM信号变换器添加了增益调整器的结构图。图6是说明第I实施方式的第IPWM信号变换器的信号变换的说明图。图7是基本脉冲生成器输出的、具有相位差的脉冲信号的说明图。图8是具有例I的电压控制部件的超导线圈的电源装置的结构图。图9是具有例2的电压控制部件的超导线圈的电源装置的结构图。图10是具有例3的电压控制部件的超导线圈的电源装置的结构图。图11是第I实施方式的再生电路的结构图。图12是再生电路的变形例的结构图。图13是表示励磁时及消磁时的切换调节器的电压变动的说明图。图14是具有偏流防止机构的超导线圈的电源装置的结构图。图15是说明第I实施方式的PWM信号的说明图。图16是说明变形例的PWM信号的说明图。图17是说明由图15及图16所示的PWM信号对切换元件进行切换控制时的超导线圈及切换元件中流过的电流的第I说明图。图18是说明由图15及图16所示的PWM信号对切换元件进行切换控制时的超导线圈及切换元件中流过的电流的第2说明图。图19是说明由图15及图16所示的PWM信号对切换元件进行切换控制时的超导线圈及切换元件中流过的电流的第3说明图。图20是第2实施方式的超导线圈的电源装置中的混合桥式电路及混合桥式电路的结构图。图21是变形例I的超导线圈的电源装置的结构图。图22是变形例I的第I半桥电路及第2半桥电路的结构图。图23是变形例4的超导线圈的电源装置的结构图。符号说明2超导线圈21 --24,31 34 切换Tl[0057]41、42平滑电容器[0058]50交流电源[0059]51直流电源部件[0060]52第I切换部件[0061]53第2切换部件[0062]54切换控制部件[0063]101电源装置[0064]103第I全桥电路[0065]104第2全桥电路[0066]105第I驱动器部[0067]106第2驱动器部[0068]107第IPWM信号变换器[0069]108第2PWM信号变换器[0070]109脉冲生成器[0071]110切换调节器[0072]111电流检测器[0073]112电流控制电路[0074]118再生电路[0075]121,123第I电抗器[0076]122、124第2电抗器[0077]170目标值设定器。
具体实施方式
(第I实施方式)下面，参照附图来说明用于实施本实用新型的方式。如图I (a)所示，本实用新型的电源装置101是用于对超导线圈2进行励磁的电源，其结构为主要具有直流电源部件 51，将从交流电源50输出的交流电变换为直流电；切换部件56，在直流电源部件51上并联连接第I切换部52及第2切换部53而成，所述第I切换部52及所述第2切换部53根据切换信号，将直流电切换为许可输出与禁止输出，从而形成交流状的切换电；平滑部件55， 通过将从第1切换部52及第2切换部53输出的切换电进行平滑化，由此变为恒定电压的平滑化电后，输出到超导线圈2 ;和切换控制部件54，对各第I切换部52及第2切换部53 以规定频率分别输出切换信号，从而形成规定的平滑化电，并使输出到第2切换部53的切换信号相对于输出到第I切换部52的切换信号具有相位差后输出。下面，说明进一步详细的结构。(电源装置101的结构)如图2所示，电源装置101连接于超导线圈2。另外，电源装置101具有与交流电源50连接的切换调节器110 (直流电源部件)51 ;由与切换调节器110连接的4个切换元件21 24构成的第I全桥电路103(第I切换部52);同样地，由与切换调节器110连接的4个切换元件31 34构成的第2全桥电路104(第2切换部53);切换控制部件54， 对第I全桥电路103及第2全桥电路104输出使切换元件21 24、31 34接通、关闭的 PWM信号;第I驱动器部105，连接在切换控制部件54与第I全桥电路103之间；第2驱动器部106，连接在切换控制部件54与第2全桥电路104之间；第I电抗器121，如图3所示， 连接在切换元件21 (第I切换元件)与切换元件22 (第2切换元件)之间同超导线圈2之间；第2电抗器122，连接在切换元件23(第3切换元件)与切换元件24(第4切换元件) 之间；平滑电容器41 (平滑部件)，将第I电抗器121与超导线圈2之间设为一端41a，将第 2电抗器122与超导线圈2之间设为另一端41b进行连接；第I电抗器123，同样地，连接在切换元件31与切换元件32之间同超导线圈2之间；第2电抗器124，连接在切换元件33与切换元件34之间；平滑电容器42 (平滑部件)，将第I电抗器123与超导线圈2之间设为一端42a，将第2电抗器124与超导线圈2之间设为另一端42b进行连接；再生电路118 (再生部件)，连接在切换调节器110的正极侧与负极侧之间。超导线圈2通过将超导线材大致呈螺旋状地缠绕在线圈框上而构成，通过在利用液氦冷却到极低温(约4.2K)的状态下流过电流来产生强磁场。切换调节器110是实现将从交流电源50输出的交流电变换为规定的直流电作用的装置。在后面的说明中，设从超导线圈2的2a向2b流过电流的方向为正向，从超导线圈2的2b向2a流过电流的方向为反向。切换控制部件54的主要构成要素为电流检测器111、目标值设定器170、电流控制电路112、基本脉冲生成器109、第IPWM信号变换器107与第2PWM信号变换器108。电流检测器111连接成与超导线圈2的2b侧连接，检测流过超导线圈2的电流值，并能够向电流控制电路112输出检测到的电流值。另外，目标值设定器170连接成事先设定作为目标的电流值，并能够向电流控制电路112输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值。另外，电流控制电路112连接成能够将电流检测器111检测到的电流值与目标值设定器117输出的电流指令值的差分值作为电流误差信号，输出到第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108。另外，基本脉冲生成器109以能够输出带相位差的脉冲信号的方式连接到第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108。如图4所示，第IPWM信号变换器107具有分离器131，将电流控制电路112输出的电流误差信号分离成正向信号(正极侧)和反向信号(负极侧)；PWM信号生成器132， 根据由分离器131分离的正向信号与从基本脉冲生成器109输出的脉冲信号,输出正向的PWM信号(切换信号)；以及PWM信号生成器133，根据由分离器131分离的反向信号与从基本脉冲生成器109输出的脉冲信号,输出反向的PWM信号(切换信号)。另外,第2PWM信号变换器108也采用了与第IPWM信号变换器107相同的结构，所以省略说明。PWM信号生成器132由三角波发生器141 (参照图6)与PWM信号发生器142 (参照图6)构成，其中，三角波发生器141对基本脉冲生成器109产生的脉冲信号进行积分后，形成三角波；PWM信号发生器142对分离器131分离的正向信号与三角波发生器141产生的三角波进行比较，在三角波小的期间，变换为将切换元件21 24之一切换为ON的PWM信号， 在三角波大的期间，变换为将切换元件21 24之一切换为OFF的PWM信号，并输出到第I 驱动器部105。同样地，PWM信号生成器133由三角波发生器143与PWM信号发生器144构成，其中，三角波发生器143对基本脉冲生成器109产生的脉冲信号进行积分后，形成三角波；PWM信号发生器144对分离器131分离的反向信号与三角波发生器143产生的三角波进行比较，在三角波小的期间，变换为将切换元件21 24之一切换为ON的PWM信号，在三角波大的期间，变换为将切换元件21 24之一切换为OFF的PWM信号，并输出到第I驱动器部105。因为三角波发生器141与三角波发生器143作用完全相同，所以也可以共用一个。在想提高基于PWM信号的切换控制精度的情况下，如图5所示，添加增益调整器 145，用于将电流控制电路112所输出的电流误差信号乘以规定倍率(增益)后进行修正。 这里，增益调整器145被从切换调节器110输入了用于指示规定倍率的电压控制信号后，确定增益。这里，基本脉冲生成器109对第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108 以规定频率输出具有相位差的脉冲信号。具体地，如图7(a)所示，若设对第IPWM信号变换器107输出的脉冲信号为脉冲信号1，则输出到第2PWM信号变换器108的脉冲信号为相对于脉冲信号I具有180°相位差的脉冲信号2。若采用作为切换部件的全桥电路具有4个单元的结构，则如图7(b)所示，将产生具有90°相位差的脉冲信号。如图3所示，第I驱动器部105具有正向驱动电路5、反向驱动电路6、高端(high side)驱动电路9、低端(low side)驱动电路10、高端驱动电路11与低端驱动电路12。另外，正向驱动电路5以能输出从PWM信号发生器142输出的PWM信号的方式连接在驱动电路9及低端驱动电路12上。另外，反向驱动电路6以能输出从PWM信号发生器144输出的 PWM信号的方式连接在低端驱动电路10及高端驱动电路11上。另外，第2驱动器部106也形成同样的结构。第I全桥电路103具有4个切换元件21 24。各切换元件21 24中使用P沟道的功率M0SFET。另外，各切换元件21 24元件内内置有被称为寄生二极管21a 24d 的二极管。该寄生二极管实现在切换元件OFF时使无去处的电流进行回流的作用。另外， 在本实施方式中，虽然功率MOSFET全部由P沟道构成，但功率MOSFET中也可以使用N沟道的功率M0SFET。另外，也可以采用使用了 N沟道与P沟道双方的互补(complementary)元件。另外，也可以使用通常的双极晶体管来代替功率M0SFET。另外，第2全桥电路104也形成同样的结构。另外，如图3所示，第I全桥电路103中，从切换调节器110的正极侧Vcc经切换元件21连接到切换元件22上，切换元件22连接到切换调节器110的负极侧GND。另外，从切换元件21与切换元件22之间的连接点经第I电抗器121连接到超导线圈2的2a上。 另外，从切换调节器110的正极侧Vcc经切换元件23连接到切换元件24上，切换元件24 连接到切换调节器110的负极侧GND。另外，从切换元件23与切换元件24之间的连接点经第2电抗器122连接到超导线圈2的2b上。同样，第2全桥电路104中，从切换调节器110的正极侧Vcc经切换元件31连接到切换元件32上，切换元件32连接到切换调节器110的负极侧GND。另外，从切换元件31 与切换元件32之间的连接点经第I电抗器123连接到超导线圈2的2a上。另外，从切换调节器110的正极侧Vcc经切换元件33连接到切换元件34上，切换元件34连接到切换调节器110的负极侧GND。另外，从切换元件33与切换元件34之间的连接点经第2电抗器 124连接到超导线圈2的2b上。这里，从PWM信号生成器132输出的正向PWM信号经正向驱动电路5及高端驱动电路9和低端驱动电路12，对切换元件21及切换元件24的ON、OFF进行控制。当该系统 ON时，从超导线圈2的2a向2b流过电流。另外，从PWM信号生成器133输出的反向PWM信号经反向驱动电路6、低端驱动电路10和高端驱动电路11，对切换元件22及切换元件23 的ON、OFF进行控制。当该系统ON时，从超导线圈2的2b向2a流过电流。虽然图4中输入了交流(正弦曲线)，但实际的超导磁铁中，基本上无上述使用方法，始终是用于说明PWM 动作。平滑电容器41将第I电抗器121与超导线圈2之间设为一端41a，将第2电抗器 122与超导线圈2之间设为另一端41b，进行连接。同样地，平滑电容器42将第I电抗器123 与超导线圈2之间设为一端42a，将第2电抗器124与超导线圈2之间设为另一端42b，进行连接。这样，经由第I电抗器121与第I电抗器123统一连接到超导线圈2的2a上是用于防止第I全桥电路103与第2全桥电路104的短路、干扰。另外，若设置平滑电容器41，则与电抗器121、122之间变为低通滤波器，减轻了切换噪声。此外，平滑电容器42也一样。再生电路118如图2所示，连接在切换调节器110的正极侧与负极侧之间。该再生电路118如图11所示，具有晶体管151、串联连接于晶体管151上的电阻器152、检测切换调节器110的电压的电压检测器154(直流电源电压检测器)、设定阈值的阈值设定器155、 以及比较器153，该比较器153在由电压检测器154检测到的值高于由阈值设定器155设定的阈值的情况下，使晶体管151导通，从而使电流流过电阻器152。(电源装置101的动作)下面，说明本实施方式的电源装置101的动作。首先，在说明超导线圈2励磁时电源装置101的动作之后，说明超导线圈2消磁时电源装置101的动作。首先，当对超导线圈2进行励磁时，目标值设定器170对成为励磁时的目标的电流值进行设定。由此，目标值设定器170向电流控制电路112输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值。之后，通过接通切换调节器110的电源，将从交流电源50输出的交流电变换为直流电。由此，开始超导线圈2的励磁。接着，电流检测器111检测超导线圈2中流过的电流值，将该值反馈到电流控制电路112。之后，电流控制电路112将电流检测器111检测到的电流值与目标值设定器170输出的电流指令值的差分值作为电流误差信号，输出到第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108。之后，由分离器131将输出到第IPWM信号变换器107的电流误差信号分离成正向信号(正极侧)与反向信号(负极侧)(参照图4)。接着，将由分离器131分离出的正向信号输入到PWM信号生成器132的PWM信号发生器142。另外,将由分离器131分离出的反向信号输入到PWM信号生成器133的PWM信号发生器144。另外，对于输出到第2PWM信号变换器108的电流误差信号也执行同样的处理。另一方面，基本脉冲生成器109对第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器 108输出具有相位差的脉冲信号。具体地，如图7(a)所示，若对第IPWM信号变换器107输出的脉冲信号为脉冲信号I，则输出到第2PWM信号变换器108的脉冲信号为相对于脉冲信号I具有180°相位差的脉冲信号2。另外，输出到第IPWM信号变换器107的脉冲信号I在PWM信号生成器132的三角波发生器141中被积分后，变换为三角波信号(参照图6)，并输出到PWM信号发生器142。 同样，脉冲信号I在PWM信号生成器133的三角波发生器143中被积分后,变换为三角波信号(参照图6)，并输出到PWM信号发生器144。接着，PWM信号发生器142对分离器131分离的正向信号与三角波发生器141产生的三角波信号进行比较，在三角波信号小的期间，变换为将切换元件21、24切换为ON的 PWM信号，在三角波大的期间，变换为将切换元件21、24切换为OFF的PWM信号(参照图6)。 另外，PWM信号发生器144对分离器131分离的反向信号与三角波发生器143产生的三角波信号进行比较，在三角波信号小的期间，变换为将切换元件22、23切换为ON的PWM信号， 在三角波大的期间，变换为将切换元件22、23切换为OFF的PWM信号(参照图6)。之后，从PWM信号生成器132的PWM信号发生器142输出的正向PWM信号经第I 驱动器部105的正向驱动电路5、高端驱动电路9和低端驱动电路12，对切换元件21及切换元件24的ON、OFF进行控制。另外，从PWM信号生成器133的PWM信号发生器144输出的反向PWM信号经反向驱动电路6、低端驱动电路10和高端驱动电路11，对切换元件22及切换元件23的ON、OFF进行控制。同样地，第2PWM信号变换器108根据相对于脉冲信号I具有180°相位差的脉冲信号2与电流控制电路112输出的电流误差信号，变换为将切换元件31 34切换为0N、0FF 的P丽信号。之后，从第2PWM信号变换器108输出的正向PWM信号经第2驱动器部106的正向驱动电路7、高端驱动电路13和低端驱动电路16，对切换元件31及切换元件34的0N、 OFF进行控制。另外，从第2PWM信号变换器108输出的反向PWM信号经反向驱动电路8、低端驱动电路14和高端驱动电路15，对切换元件32及切换元件33的ON、OFF进行控制。之后，从切换调节器110输出的直流电经切换元件21 24的0N、0FF被控制的第 I全桥电路103，作为交流状的切换电输出。之后，切换电经由第I电抗器121或第2电抗器122，作为平滑化电提供给超导线圈2。同样，从切换调节器110输出的直流电经控制切换元件31 34的ON、OFF被控制的第2全桥电路104，作为交流状的切换电输出。之后， 切换电经由第I电抗器123或第2电抗器124，作为平滑化电提供给超导线圈2。将从第I 全桥电路103输出的平滑化电与从第2全桥电路104输出的平滑化电集流后，提供给超导线圈2。另外，经由第I电抗器121和第I电抗器123统一连接到超导线圈2的2a上是用于防止第I全桥电路103与第2全桥电路104的短路、干扰。另外，平滑电容器41、42在与电抗器121 124之间变为低通滤波器，实现减轻了切换噪声的作用。下面，参照图15及图17，说明由图15所示的PWM信号对切换元件21 24的0N、 OFF进行切换控制时的超导线圈2及切换元件21 24中流过的电流。另外，如上所述，在切换元件21 24中具有称为寄生二极管21a 21d的二极管，但图17中为了容易理解， 分开表述。在图17中省略了输出附近的电抗器121 124、平滑电容器41、42等进行表述。 另外，电容器600存在如下情形由内置于切换调节器110中的输出电容器进行代替的情形、以及图17(a)所示那样与内置于切换调节器110中的输出电容器分开、而添加到切换元件附近的情形。这里，为了进行电容器的功能说明，均取出进行表述。首先,如图15所示,在切换元件21及切换元件24为0N、而切换元件22及切换元件23为OFF的期间A的期间，如图17 (a)所示，电流从切换元件21经由超导线圈2流到切换元件24。之后，在全部切换元件21 24为OFF的情况下(期间B)，电流继续流过超导线圈2，所以如图17 (b)所示，电流从寄生二极管22b经由超导线圈2流到寄生二极管23b。 此时，从负载侧对电容器600进行充电。将这样沿与以前的流动反向流动的情况称为换流， 但由于存在寄生二极管21a 24d的ON电压等的损耗，所以返回来的能量不是提供能量的 100%。通过利用切换元件21 24的ON、OFF来重复上述电流流动，由此，反复进行电容器 600的充放电。另外，在利用图15所示的PWM信号对切换元件31 34的ON、OFF进行切换控制的情况也与上述说明一样，电流流过超导线圈2及切换元件31 34。此时，因为输出到第 2PWM信号变换器108的脉冲信号2相对于脉冲信号I具有180°的相位差，所以切换元件 31 34的ON、OFF的定时相对于切换元件21 24的ON、OFF的定时发生偏差，故切换元件21 24及切换元件31 34的ON、OFF的定时被分散。以上说明了超导线圈2励磁时电源装置101的动作。下面，说明超导线圈2消磁时电源装置101的动作。当超导线圈2消磁时，比较器153在由电压检测器154检测到的值高于由阈值设定器155设定的阈值(在本实施方式中为13. 5V)的情况下，使晶体管151导通，从而使电流流过电阻器152，使电源装置101内的能量消耗掉，从而降低切换调节器110的电压。另外，比较器153在由电压检测器154检测到的值高于规定值(在本实施方式中为12. 5V)的情况下，使晶体管151的导通中止。如图13所示，励磁时从切换调节器110侧提供能量，进行控制，所以电压恒定为12V。另一方面，在消磁时，能量在电源装置101内回流，电压上升， 若达到再生开始阈值13. 5V，则使晶体管151导通，电流流过电阻器152，消耗能量。另外，若达到再生停止阈值12. 5V，则中止晶体管151的导通。这样，执行具有两个阈值且具有差动 (滞后)的动作。这种再生控制的结果，消磁时的电压，如图13所示，为在12. 5V与13. 5V 之间往复的锯齿状波形。这样，在超导线圈2消磁时，使用再生电路118来抑制切换调节器 110的电压上升。根据上述结构，通过对第I全桥电路103及第2全桥电路104分别以规定频率输出PWM信号，将直流电切换为许可输出(ON)与禁止输出(0FF)，输出交流状的切换电，并使输出的切换电平滑化，从而变为恒定电压的平滑化电后提供给超导线圈2。这里，当将直流电变换为切换电时在切换定时产生的切换噪声，即便由平滑电容器41、42等将切换电变为恒定电压的平滑化电后仍稍有残留。因此，通过使向第2全桥电路104输出的PWM信号相对于向第I全桥电路103输出的PWM信号具有相位差后输出，能够使从第I全桥电路103 及第2全桥电路104输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。据此，使从并联连接的第I全桥电路103及第2全桥电路104输出的切换噪声的产生定时被分散后的平滑化电集流，所以不构成较大的噪声，能够降低切换噪声。另外，因为执行切换控制，所以能够抑制功耗，能够实现电源装置101的小型化。另外，为了变换为具有相位差的PWM信号而使用了如下方法。从基本脉冲生成器 109对第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108分别输出带180°相位差的脉冲信号，第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108从对该脉冲信号进行积分后的值中减去电流控制电路112输出的值，若为负值，则变换为将各个切换元件21 24、31 34 切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将各个切换元件21 24、31 34切换为关闭(OFF)的PWM信号。由此，第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108分别变换为具有相位差的PWM信号。之后，利用具有该相位差的PWM信号，对第I全桥电路103 及第2全桥电路104分别进行切换控制。由此，能够使从第I全桥电路103及第2全桥电路104输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。另外，根据上述结构，因为在第I全桥电路103(第2全桥电路104)上连接有第I 电抗器121 (123)、第2电抗器122(124)及平滑电容器41 (42)，所以能够使电流脉动截止并使之降低，该电流脉动是作为对切换元件21 24(31 34)进行切换时的切换噪声的电流脉动。另外，根据上述结构，当对超导线圈2消磁时，在由电压检测器154检测到的值高于由阈值设定器155设定的阈值时，通过使晶体管151导通，使电流流过电阻器152，导致能量消耗，能够降低切换调节器110的电压。以上说明了第I实施方式，但本实用新型还能够添加、变更下述结构进行实施。例如，也能构成为向电源装置101进一步添加电压控制部件，用于控制切换调节器110的电压。(电压控制部件的例I)具体地，如图8所示，电源装置101构成为具有电压检测部113、绝对值化部114与电压控制部115，作为电压控制部件。电压检测部113连接成连接在超导线圈2的两端， 检测超导线圈2的电压，并能够向绝对值化部114输出检测到的值。绝对值化部114连接成使电压检测部113检测到的电压值绝对值化，并能够向电压控制部115输出绝对值化后的值。电压控制部115以如下方式进行连接，即能够向切换调节器110输出经绝对值化部 114绝对值化的值与规定值相加后而得到的值。无论使用第I全桥电路103及第2全桥电路104向超导线圈2提供正电压的情况下还是提供负电压的情况下，只要最初的电压为正即可。例如，在输出需要±10V的情况下，考虑内部损耗(例如IV)，最初电源为IlV的单一电源即可。因此，由电压检测部113计测超导线圈2的电压，由绝对值化部114进行绝对值化，通过电压控制部115加上值2V，该值2V是将损耗量(IV)加上剩余量(IV)后得到的，由此能够执行切换调节器110的电压控制。根据上述结构，对电压检测部113所检测到的电压值进行绝对值化，将该绝对值化后的值加上规定值后，将所得到的值输出到切换调节器110，由此能够将切换调节器110的电压控制为适当值。据此，通过将切换调节器110的电压降低到必要的最低限度，能够减小切换产生的接通(ON)与关闭(OFF)的电压差，所以能够抑制电流脉动不变大，该电流脉动是作为对切换元件21 24、切换元件31 34进行切换时的切换噪声的电流脉动。(电压控制部件的例2)另外，作为控制切换调节器110的电压的电压控制部件，如图9所示，构成为具有存储部117、电压运算器116、目标值设定器170、绝对值化部114与电压控制部115。存储部 117连接成存储超导线圈2的电抗值，并在必要时能向电压运算器116输出超导线圈2的电抗值。目标值设定器170连接成可设定电流增减速度，并在必要时能向电压运算器116 输出电流增减速度。电压运算器116连接成将存储部117中存储的电抗值乘以由目标值设定器170设定的电流增减速度后，计算出电压值，并能够向绝对值化部114输出所计算出的电压值。绝对值化部114连接成对电压运算器116所计算出的电压值进行绝对值化， 并能够向电压控制部115输出绝对值化后的值。电压控制部115以如下方式进行连接，即 将由绝对值化部114绝对值化的值加上规定值后，能够将由此得到的值输出到切换调节器 110。电压运算器116将存储部117中存储的超导线圈2的电抗值乘以由目标值设定器 170设定的电流增减速度后，计算出电压值。之后，由绝对值化部114对电压运算器116计算出的电压值进行绝对值化，与电压控制部件的例I 一样，通过电压控制部115加上将损耗量与剩余量相加后所得到的值，由此对切换调节器110进行电压控制。根据上述结构，将超导线圈2的电抗值乘以目标值设定器170设定的电流增减速度后，计算出电压值，并对所计算出的电压值进行绝对值化后，将所得到的值与规定值相加，将由此得到的值输出到切换调节器110，从而将切换调节器110的电压控制为适当值。据此，通过将切换调节器110的电压降低到必要最低限度，能够减小切换产生的接通 (0N)与关闭(OFF)的电压差，所以能够抑制电流脉动不变大，该电流脉动是作为对切换元件 21 24、切换元件31 34进行切换时的切换噪声的电流脉动。(电压控制部件的例3)另外，作为控制切换调节器110的电压的电压控制部件，如图10所示，构成为具有加法器165、目标值设定器163、比较电路164以及输出参考电压的参考电压器166、以及电压控制电路167。加法器165以如下方式进行连接，即将从第IPWM信号变换器107输出的正向PWM信号和反向PWM信号合成后由滤波器161进行平均化后的值、与从第2PWM信号变换器108输出的正向PWM信号和反向PWM信号合成后由滤波器162进行平均化后的值相加，并能够将该相加后所得到的值输出到比较电路164。目标值设定器163连接成可设定成为目标的电压目标值，在必要时能向比较电路164输出电压目标值。比较电路164以如下方式进行连接，即从通过加法器165相加后所得到的值中减去由目标值设定器163设定的电压目标值，若为负，贝1J能够向电压控制电路167输出相当于差分值的正输出，若为正， 则能够向电压控制电路167输出相当于差分值的负输出。参考电压器166连接成能够向电压控制电路167输出参考电压。电压控制电路167连接成对参考电压器166的参考电压进行参考，并能够将从比较电路164输出的正输出或负输出输出到切换调节器110。若设控制第I全桥电路103和第2全桥电路104的正向的占空比为80%，控制第I 全桥电路103和第2全桥电路104的反向的占空比为0%，则若以5V来设计脉冲高度，则将正向80%+反向0%的共计80%进行平均后，滤波器161的输出变为4V，同样地，滤波器162 的输出也为4V,所以加法器165输出的信号变为8V。目标值设定器163将电压目标值输出到比较电路164，比较电路164若从加法器165得到的值比电压目标值小，则将正输出输出到电压控制电路167后进行调整，若从加法器165得到的值比电压目标值大，则将负输出输出到电压控制电路167后进行调整。另外，166是参考电压器，通常设为相当于切换调节器 110的额定电压一半左右、例如5V等的参考电压。因为上述加法器165将两个滤波信号相加，增倍，所以该参考电压也增倍，设定为5X2=10V等。这样，为了使电压控制电路167的输出以占空比80%运行，而以如下方式进行控制将从PWM信号得到的电压作为反馈信号， 执行切换调节器110的电压控制，以平均占空比80%运行。若为正常控制，则滤波器161的输出与滤波器162的输出为同一值,所以也可省略一者。另外，也可采用如下方法，即由滤波器平均化正向的PWM信号，由另一滤波器平均化反向的PWM信号后，将其相加，省略滤波器161，代替对从第IPWM信号变换器107输出的正向的PWM信号和反向的PWM信号合成后由滤波器161进行平均化。根据上述结构，从由加法器165相加后的值中减去由目标值设定器163设定的电压目标值，若为负，则将相当于差分值的正输出输出到切换调节器110，若为正，则将相当于差分值的负输出输出到切换调节器110，从而能够将切换调节器110的电压控制为适当值。 据此，通过将切换调节器Iio的电压降低到必要最低限度，能够减小切换产生的接通(ON) 与关闭(OFF)的电压差，所以能够抑制电流脉动不变大，该电流脉动是作为切换切换元件 21 24、切换元件31 34时的切换噪声的电流脉动。(再生电路118的变形例)另外，也可代替第I实施方式中说明的图11所示的再生电路，变更为图12所示的再生电路118。图12所示的再生电路118构成为具有再生用切换元件174、电阻器152、电压检测器154(直流电源电压检测器)、阈值设定器655、再生控制部件171、基本脉冲生成器173、 以及再生用切换元件控制电路172。再生用切换元件174连接在切换调节器110的正极侧与负极侧之间，起到通过接通(0N)、关闭(OFF)来控制串联连接的电阻器152中流过或不流过电流。电阻器152串联连接在再生用切换元件174上，起到使导通的电流通过后消耗能量的作用。电压检测器154连接到切换调节器110的正极侧与负极侧，检测切换调节器110 的电压，并连接成能够向再生控制部件171输出检测到的电压值的。阈值设定器655连接成事先设定规定的再生开始阈值或最大再生阈值，并在必要时能向再生控制部件171输出设定的再生开始阈值或最大再生阈值。再生控制部件171以如下方式进行连接，即能够向再生用切换元件控制电路172输出由电压检测器154检测到的电压值与由阈值设定器 655设定的再生开始阈值、例如12. 5V的差分值。脉冲生成器173连接成能够向再生用切换元件控制电路172输出脉冲信号。再生用切换元件控制电路172连接成从对基本脉冲生成器173产生的脉冲信号进行积分后的值中减去再生控制部件171输出的值，若为负值，则变换为将再生用切换元件174切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将再生用切换元件174切换为关闭(OFF)的PWM信号，并能够向再生用切换元件174输出该PWM信号。在再生控制部件171等中，以阈值设定器655设定的最大再生阈值、例如13. 5V、在PWM 信号最大的状态(例如始终为ON的状态)进行控制。另外，基本脉冲生成器173中也可以采用基本脉冲生成器109。根据上述结构，当对超导线圈2消磁时，从对基本脉冲生成器173产生的脉冲信号进行积分的值中减去再生控制部件171输出的值，若为负值，则将再生用切换元件174变为接通(0N)，使再生用切换元件174导通，电流流过电阻器152，消耗能量，由此能够降低切换调节器110的电压。另外，根据与阈值的差分来改变PWM信号的接通(ON)与关闭(OFF)的比率，进行切换，故能够减小再生动作时的切换的电压变动。基本上消除图13的锯齿型变动，根据伴随消磁的能量吸收的状况，控制再生动作，以便在本例中在12. 5V与13. 5V之间的某处的平衡点(电压)变为大致恒定的电压。由此，能够抑制超导线圈2消磁时、因切换调节器110的电压在再生动作中变动而产生的电流脉动。(偏流防止机构)另外，也可采用如下结构向电源装置101再添加能够防止电流在第I全桥电路 103或第2全桥电路104中偏置流动的偏流现象的机构。具体地，如图14所示，电源装置101构成为具有电流检测器111、目标值设定器 170、电流控制电路112、桥电流检测器501、桥电流检测器502、平均值计算器503、比较器 504、比较器505、指令值修正部件506 (修正部件)、以及指令值修正部件507。电流检测器111连接成与超导线圈2的2b侧连接，检测流过超导线圈2的电流值，并能够向电流控制电路112输出检测到的电流值。目标值设定器170连接成事先设定成为目标的电流值，能够向电流控制电路112输出电流指令值，该电流指令值指示移动到设定的电流值。电流控制电路112连接成能够将电流检测器111检测到的电流值与目标值设定器170输出的电流指令值的差分值作为电流误差信号，输出到指令值修正部件506 及指令值修正部件507。桥电流检测器501连接成连接到第I全桥电路103，检测流过第 I全桥电路103的电流值，并能够将检测到的电流值输出到平均值计算器503。桥电流检测器502连接成连接到第2全桥电路104，检测流过第2全桥电路104的电流值，并能够将检测到的电流值输出到平均值计算器503。平均值计算器503连接成能够计算出由桥电流检测器501及桥电流检测器502检测到的电流值的平均值，并将计算出的平均值输出到比较器504及比较器505。比较器504连接成能够从由桥电流检测器501检测到的电流值中减去平均值计算器503计算出的平均值，并将该值输出到指令值修正部件506。比较器505 连接成能够从由桥电流检测器502检测到的电流值中减去平均值计算器503算出的平均值，并将该值输出到指令值修正部件507。指令值修正部件506连接成若从比较器504输出的值为正，则能够执行使从电流控制电路112输出的值减少的修正，若从比较器504输出的值为负，则能够执行使从电流控制电路112输出的值增加的修正，并将修正后的值输出到第IPWM信号变换器107。指令值修正部件507连接成若从比较器505输出的值为正， 则能够执行使从电流控制电路112输出的值减少的修正，若从比较器505输出的值为负，则能够执行使从电流控制电路112输出的值增加的修正，并将修正后的值输出到第2 PWM信号变换器108。另外，也可添加保护模式的结构，在比较器504及比较器505中设置限流器， 在达到限流器的情况下，作为内部异常处理，停止供电。根据上述结构，若从由各桥电流检测器501、502检测到的电流值中减去由平均值计算器503计算出的平均值后的值为正，则能够执行使从电流控制电路112输出的值减少的修正，若为负，则能够执行使从电流控制电路112输出的值增加的修正。由此，能够将流过第I全桥电路103以及第2全桥电路104的电流值平均化。由此，能够防止第I全桥电路103或第2全桥电路104之一发生电流偏置流动的偏流现象，能保护各种电路元件。(第2实施方式)第I实施方式的电源装置101是双极类型，即流过超导线圈2的电流从2a向2b 与从2b向2a之一流过的类型，相反，图20所示的第2实施方式的电源装置201构成为单极类型，即流过超导线圈2的电流仅从2a向2b方向流过。具体地，图20所示的第2实施方式的电源装置201设置二极管222，代替第I实施方式的电源装置101的切换元件22，设置二极管223，代替切换元件23。另外，因为没有反向的PWM信号，所以不设置电源装置101中的反向驱动电路6、低端驱动电路10、高端驱动电路11。同样地，设置二极管232，代替第I实施方式的电源装置101的切换元件32，设置二极管233，代替切换元件33。另外，因为没有反向的PWM信号，所以不设置电源装置101 中的反向驱动电路8、低端驱动电路14、高端驱动电路15。省略切换元件22、23及切换元件 32,33是因为若仅流过正向的电流，则由于切换元件22、23及切换元件32、33不会变为0N， 所以不需要，相反，需要二极管222、223及二极管232、233是因为在切换元件22、23及切换元件32、33为OFF的定时电流无处逃逸，所以用于使电流逃逸。电源装置201中，将由切换元件21 (第I切换元件)、二极管222 (第I 二极管)、二极管223(第2 二极管)及切换元件24(第2切换元件)构成的切换部件设为混合桥式电路 203。另外，将由切换元件31 (第I切换元件)、二极管232 (第I 二极管)、二极管233 (第 2 二极管)及切换元件34(第2切换元件)构成的切换部件设为混合桥式电路204。根据上述结构，基本脉冲生成器109对第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108输出具有相位差的脉冲信号。具体地，与第I实施方式一样，如图7(a)所示，若设对第IPWM信号变换器107输出的脉冲信号为脉冲信号1，则输出到第2PWM信号变换器108 的脉冲信号为相对于脉冲信号I具有180°相位差的脉冲信号2。另外，第IPWM信号变换器107从对脉冲信号I进行积分的值中减去电流控制电路112输出的值，若为负值，则变换为将切换元件21、24切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将切换元件21、24 切换为关闭(OFF)的PWM信号。同样地，第2PWM信号变换器108从对脉冲信号2进行积分的值中减去电流控制电路112输出的值，若为负值，则变换为将切换元件31、34切换为接通(ON)的PWM信号，若为正值，则变换为将切换元件31、34切换为关闭(OFF)的PWM信号。 之后，第IPWM信号变换器107及第2PWM信号变换器108分别输出具有相位差的PWM信号。 之后，利用该具有相位差的PWM信号，对每个混合桥式电路203及混合桥式电路204进行切换控制。由此，能够使从混合桥式电路203及混合桥式电路204输出的平滑化电中残留的切换噪声的产生定时分别错开与相位差相当的量。据此，使从并联连接的混合桥式电路203 及混合桥式电路204输出的切换噪声的产生定时被分散后的平滑化电集流，故不会成为较大的噪声，能够降低切换噪声。另外，因为使用切换元件来进行切换控制，所以能够抑制功耗，实现电源装置的小型化。另外，根据上述结构，与第I实施方式一样，因为在混合桥式电路203 (混合桥式电路204)上连接有第I电抗121 (123)、第2电抗122(124)与平滑电容器41 (42)，所以能够使电流脉动截止并降低，该电流脉动是作为切换切换元件21、24 (31、34)时的切换噪声的电流脉动。[0147](变形例)以上说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型不限于上述实施方式，能够在实用新型权利要求记载的范围内进行各种变更并实施。(变形例I)例如，在第I实施方式中，作为切换部件，使用了作为全桥电路的第I全桥电路103 及第2全桥电路104。但是，并不限于此，也可构成为如图21所示，使用作为半桥电路的第I 半桥电路603及第2半桥电路604。此时，如图22所示，第I半桥电路603由切换元件621 元件及切换元件622两个切换元件构成。同样地，第2半桥电路604也由切换元件631元件及切换元件632两个切换元件构成。另外，直流电源部件中需要正、负电源，采用了切换调节器110及切换调节器610的2级构造的结构。另外，将超导线圈2连接到切换调节器 110与切换调节器610的中点(图中为GND)。利用上述结构，也能够对第I半桥电路603及第2半桥电路604分别附加相位差后进行切换控制。即，分别利用第I半桥电路603及第2半桥电路604，分散切换元件621、 622及切换元件631、632的接通(0N)、关闭(OFF)的定时。由此，因为分散了切换元件621、 622及切换元件631、632的接通(0N)、关闭(OFF)的定时，所以能够降低对切换元件621、 622及切换元件631、632进行切换时的切换噪声。另外，因为使用切换元件621、622及切换元件631、632进行切换控制，故能够抑制功耗。(变形例2)另外，在第I实施方式中，如图2及图3所示，以由2组全桥电路(第I全桥电路 103及第2全桥电路104)构成电源装置101的实例进行了说明，但全桥电路也可是3组、4 组或更多组、例如8组结构。不过，虽然全桥电路的构成数多，则切换噪声减少，但将导致电路结构复杂化。另外，在第I实施方式中，一个全桥电路(例如第I全桥电路103)中使用了 4个切换元件21 24，但不限于此，也可并联使用两个切换元件以共计8个切换元件来构成全桥电路。(变形例3)另外，第I实施方式中，为了切换控制切换元件21 24的0N、0FF，使用了图15所示的PWM信号。切换元件21与切换元件24以相同PWM信号进行0N/0FF，切换元件22与切换元件23仍保持OFF不变。但是，并不限于此，除图15的PWM信号以外，各种信号均能够实现。图16 (a)、图16(b)、图16(c)是其变形例。(变形例3-1 :图 16(a))在图16(a)中，对切换元件21的PWM信号与对切换元件22的PWM信号处于补充关系，对切换元件23的PWM信号与对切换元件24的PWM信号也处于补充关系。(变形例3-2 :图 16(b))另外，在图16(b)中，对切换元件21的PWM信号与对切换元件22的PWM信号处于补充关系，对切换元件23的PWM信号与对切换元件24的PWM信号也处于补充关系，但对切换元件21的PWM信号与对切换元件24的PWM信号为不同信号。接着，参照图17 图19来说明利用图16(b)所示的PWM信号来接通、关闭(0N、 OFF)切换元件21 24时的超导线圈2和切换元件21 24中流过的电流。首先，在切换元件21、24为0N、切换元件22、23为OFF的期间A中，电流如图17(a)
2所示，从切换元件21经由超导线圈2流向切换元件24。接着，在切换元件21、23为0N、切换元件22、24为OFF的期间B中，电流如图18(b)所示，从切换元件21经由超导线圈2流向切换元件23，进行回流。再次在切换元件21、24为0N、切换元件22、23为OFF的期间C 中，电流如图17(a)所示,从切换元件21经由超导线圈2流向切换元件24。接着,在切换元件22、24为0N、21、23为OFF的期间D中，电流如图19所示，从切换元件22经由超导线圈 2流向切换元件24进行回流。如上所述，电流持续流过超导线圈2，重复如下状态从切换调节器110 —边对电容器600中滞留的电流进行放电，一边进行供给的状态；以及从切换调节器110或电容器 600基本不提供电流而进行回流的状态。为了对切换元件21 24的ON、OFF切换控制而使用了图15所示的PWM信号的情况下，因为电容器600在每次切换均进行重复充放电，所以有时因电容器600的性能而控制特性变差、或在重复的充放电过程中电容器600的寿命变短。但是，为了切换控制切换元件21 24的ON、OFF而使用了图16 (b)所示的PWM信号的情况下，因为由切换元件21 24的响应性或内部电阻决定性能，所以与由电容器600的性能左右的情况相比，能够实现控制性能的提高。另外，电容器600的寿命问题也减轻。(变形例3-3 :图 16(c))另外，在图16(c)中，对切换元件21的PWM信号与对切换元件22的PWM信号处于补充关系，对切换元件23的PWM信号与对切换元件24的PWM信号也处于补充关系，但对切换元件21的PWM信号与对切换元件22的PWM信号分别以占空比50%具有相位差。此时，也因为能够避免电容器600的充放电的重复、寄生二极管21a 24d的回流，所以能够提高效率、控制性能以及部件寿命。(变形例4)另外，如图23所示，也可以分别在切换调节器110的负极侧插入电容器541、542， 将超导线圈2的2a端、2b端交流接地。该电容器541、542也可以如图23所示与平滑电容器 41、42 —起使用，但在设计过程中，也可以废弃平滑电容器41、42，仅使用电容器541、542。 另外，接地也可以是切换调节器110的正极侧。根据该电容器541、542，能够吸收加载于超导线圈2的2a端、2b端上的同相噪声。若同相电压噪声加载于超导线圈2，则因为在超导线圈2与地面之间存在较大的静电电容的情况下，往往会产生电流脉动，故能够去除该电流脉动。
权利要求1.一种超导线圈的电源装置，其特征在于，包括直流电源部件，将交流电变换为直流电；切换部件，在所述直流电源部件上并联连接了多个切换部而成，所述切换部根据切换信号，将所述直流电切换为许可输出与禁止输出，从而形成交流状的切换电；平滑部件，对从所述各切换部输出的所述切换电进行平滑化，从而变为恒定电压的平滑化电后，输出到所述超导线圈；以及切换控制部件，对所述各切换部以规定频率分别输出所述切换信号，从而形成规定的所述平滑化电，并使至少一个所述切换信号相对于其他切换信号具有相位差后输出。
2.根据权利要求I所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述切换部件的切换部是全桥电路，该全桥电路具有第一切换元件、第二切换元件、第三切换元件及第四切换元件，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第一切换元件与第二切换元件，从第一切换元件与第二切换元件之间连接到所述超导线圈，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第三切换元件与第四切换元件，从第三切换元件与第四切换元件之间连接到所述超导线圈；所述平滑部件由第一电抗器、第二电抗器、以及平滑电容器构成，其中所述第一电抗器连接到所述第一切换元件与所述第二切换元件之间同所述超导线圈之间，所述第二电抗器连接到所述第三切换元件与所述第四切换元件之间，所述平滑电容器将所述第一电抗器与所述超导线圈之间设为一端，将所述第二电抗器与所述超导线圈之间设为另一端进行连接；所述切换控制部件包括电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；基本脉冲生成器，产生多个带相位差的脉冲信号；以及对应于各全桥电路的多个信号变换器，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为作为将所述第一 第四切换元件切换为许可输出接通的切换信号的PWM信号，若为正值，则变换为作为将所述第一 第四切换元件切换为禁止输出关闭的切换信号的PWM信号。
3.根据权利要求I所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述切换部件的切换部是混合桥式电路，该混合桥式电路具有第一切换元件、第一二极管、第二二极管及第二切换元件，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第一切换元件与第一二极管，从第一切换元件与第一二极管之间连接到所述超导线圈，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间连接第二二极管与第二切换元件，从第二二极管与第二切换元件之间连接到所述超导线圈；所述平滑部件由第一电抗器、第二电抗器、以及平滑电容器构成，其中所述第一电抗器连接在所述第一切换元件与所述第一二极管之间同所述超导线圈之间，所述第二电抗器连接到所述第二二极管与所述第二切换元件之间，所述平滑电容器将所述第一电抗器与所述超导线圈之间设为一端，将所述第二电抗器与所述超导线圈之间设为另一端进行连接；所述切换控制部件包括电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；基本脉冲生成器，产生多个带相位差的脉冲信号；以及对应于各混合桥式电路的多个信号变换器，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述电流控制电路输出的值，若为负值，则变换为作为将所述第一至第二切换元件切换为许可输出接通的切换信号的PWM信号，若为正值，则变换为作为将所述第一至第二切换元件切换为禁止输出关闭的切换信号的PWM信号。
4.根据权利要求I 3之一所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，具有控制所述直流电源部件的电压的电压控制部件。
5.根据权利要求4所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述电压控制部件包括电压检测部，检测所述超导线圈的电压；绝对值化部，对由所述电压检测部检测到的电压值进行绝对值化；以及电压控制部，将由所述绝对值化部绝对值化后的值与规定值相加。
6.根据权利要求4所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述电压控制部件包括存储部，存储所述超导线圈的电抗值；设定器，设定电流增减速度；电压运算器，将所述存储部中存储的电抗值乘以所述设定器设定的电流增减速度后， 计算出电压值；绝对值化部，对所述电压运算器算计算出的电压值进行绝对值化；以及电压控制部，将所述绝对值化部绝对值化后的值与规定值相加。
7.根据权利要求4所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，所述电压控制部件包括加法器，利用滤波器将所述切换控制部件输出的各脉冲信号进行平均化，将由此得到的值相加；目标值设定器，设定设为目标的电压目标值；以及比较控制器，从利用所述加法器相加的值中减去所述目标设定器设定的电压目标值， 若为负，则执行相当于差分值的正输出，若为正，则执行相当于差分值的负输出。
8.根据权利要求I 3之一所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间还设置再生部件；所述再生部件包括晶体管；电阻器，串联连接在所述晶体管上直流电源电压检测器，检测所述直流电源部件的电压；阈值设定器，设定阈值；以及比较器，在所述直流电源电压检测器检测到的值高于所述阈值设定器设定的所述阈值的情况下，使所述晶体管导通，从而使电流流过所述电阻器。
9.根据权利要求I 3之一所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，在所述直流电源部件的正极侧与负极侧之间还设置再生部件；所述再生部件包括再生用切换元件；电阻器，串联连接于所述再生用切换元件；直流电源电压检测器，检测所述直流电源部件的电压；阈值设定器，设定阈值；再生控制部件，输出所述直流电源电压检测器检测到的电压值与所述阈值设定器设定的阈值的差分值；基本脉冲生成器，产生基本的脉冲信号；以及再生用切换元件控制电路，从对所述基本脉冲生成器产生的脉冲信号进行积分后的值中减去所述再生控制部件输出的值，若为负值，则变换为将所述再生用切换元件切换为接通的信号，若为正值，则变换为将所述再生用切换元件切换为关闭的信号。
10.根据权利要求I所述的超导线圈的电源装置，其特征在于，具有电流检测器，检测流过所述超导线圈的电流值；目标值设定器，设定设为目标的电流值，输出电流指令值，该电流指令值用于指示移动到所设定的电流值；电流控制电路，输出所述电流检测器检测到的电流值与所述目标值设定器输出的电流指令值的差分值；桥电流检测器，对应于各切换部，检测流过各切换部的电流值；平均值计算器，计算各桥电流检测器检测到的电流值的平均值；比较器，对应于各切换部，从各桥电流检测器检测到的电流值中减去所述平均值计算器计算出的平均值，并输出该值；以及修正部件，对应于各切换部，若从所述比较器输出的值为正，则执行使从所述电流控制电路输出的值减少的修正，若从所述比较器输出的值为负，则执行使从所述电流控制电路输出的值增加的修正。
专利摘要本实用新型提供一种超导线圈的电源装置，采用可实现电源装置的小型化的切换控制，并能够降低切换时产生的切换噪声。对超导线圈(2)进行励磁的电源装置(101)的结构为包括直流电源部件(51)，将交流电变为直流电；切换部件(56)，并联连接了根据切换信号、将直流电变为交流状的切换电的第一、第二切换部(52、53)而成；平滑部件(55)，将切换电变为恒定电压的平滑化电后，输出到超导线圈(2)；以及切换控制部件(54)，通过对第一、第二切换部(52、53)以规定频率分别输出切换信号，从而形成规定的平滑化电，使输出到第二切换部(53)的切换信号相对于输出到第一切换部(52)的切换信号具有相位差后输出。
文档编号H02M5/42GK202353478SQ20112024995
公开日2012年7月25日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月16日
发明者斎藤保生, 永浜恭秀, 神门刚 申请人:日本超导体技术公司