超导磁体失超检测中电压隔离校正电路的设计

　　本文在超导储能混合磁体的失超检测系统中，为该系统设计一套光耦隔离与校正电路，用于检测串联超导磁体线圈的失超电压，同时将该电压与干扰信号隔离，并相应地放大或缩小单线圈电压，消除作为干扰因素的串联线圈感生电压分量。该电路有效提高失超保护系统的可靠性，满足超导储能系统失超保护的要求。

　　1 失超检测装置的设计原理与分析

　　失超检测流程如图1所示。

　　以下着重阐述电压隔离矫正部分的机理：

　　在电压隔离校正环节中，超导线圈L1和L2上的电压v1和v2经过电压隔离校正电路后，一方面隔离超导线圈端的干扰信号;另一方面调整光耦隔离放大电路的参数，消除电感量带来的差别。超导线圈在纵轴方向上串联连接，故不考虑互感的影响。根据实际超导储能混合磁体的特点，采取有源功率检测法，并对电压差测量环节进行了校正，如图2所示。

　　r1和r2，L1和L2分别为超导线圈的电感和失超电阻。有源功率检测法通过测量P=[(L1-L2)di/dt+(r1-r2)i]i=[(L1-L2)di/dt]i+(r1-r2)i2的值来检测失超。由于误判断是由于感应电压差(L1-L2)di/dt引起的，对v2进行L1/L2倍放大，得到(L1/L2)v2，再经过电压差测量环节与v1进行比较，得v1-(L1/L2)v2=0，消除了感应电压产生的影响。

　　随后由差分运算电路、绝对值运算电路、电流传感器电路、模拟乘法运算电路、滤波电路电路、低通滤波器、比较电路对信号进行处理，比较电路得出的信号送入数字信号处理器DSP中，判别超导线圈状态，并进一步找出失超线圈的具体位置。

　　进一步分析可得：

　　从上述3种情况看出，P1值已不包含感应电压差分量，此时可通过有源功率检测法测得P1值与阈值比较判断是否失超。