多功能节能型脉冲磁场发生器

发布时间：2024-07-07 08:46

　　为了实现刺激参数的灵活可调性,并提高磁场发生器的能量利用率,设计了一种多功能节能型脉冲磁场发生器;介绍了多功能节能型脉冲磁场发生器的电路拓扑结构,通过H桥电路结构实现放电开关IGBT与电容、刺激线圈互连,控制开关导通时间,在刺激线圈中产生近似三角形的脉冲电流,最终搭建实验平台并对其进行测试验证。结果表明:通过灵活调节开关,磁场幅度调节范围为1～1 000 A,脉冲宽度调节范围为5～160μs,频率调节范围为1～10 Hz;利用续流回收阶段,将刺激线圈中的剩余磁能回收到储能电容中,提高了能量利用率,本节能型系统的能量损失率γ为6.3%～32.2%,明显低于传统磁场发生器的能量损耗。

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【部分图文】：

图1多功能节能型电路拓扑

多功能节能型脉冲磁场发生系统的电路拓扑如图1所示。图1中，主电路采用IGBT作为系统开关；R1为限流电阻，用来调节直流电源向储能电容充电的电流；r为放电回路电阻，包括线圈内阻、开关导通电阻、储能电容的等效串联电阻（ESR）和线路内阻等；C为储能电容；L为激励线圈；E为直流电源。

图2多功能节能型电路拓扑的工作阶段

整个系统工作主要分为3个阶段：(1)电容充电；(2)电容放电；(3)续流回收。如图2所示。(1）储能电容充电阶段：放电开关IGBT1A～2B全部保持关断状态，开通开关Q1，直流电源E通过限流电阻R1向电容C充电。当电容充电至设定值后断开Q1，通过调节Q1的导通时间，可将电容充电至....

图3电容向线圈放电时的波形图

(2）脉冲磁场产生阶段：当储能电容充电完成后经过一定延时，确保充电开关Q1与放电开关错开工作。开通IGBT1A与IGBT2B，电容C中的能量迅速向刺激线圈L释放，电容C和线圈L及线路电阻r形成二阶欠阻尼放电振荡回路，其电压电流波形如图3所示。电容电压和线圈电流分别为公式（1）和（....

图4刺激线圈

刺激线圈对治疗效果起到关键作用[15-16]，考虑到线圈的聚焦性能，线圈被绕制成圆形的平面螺旋形状[17-18]，如图4所示。本文采用直径为2.0mm的漆包线绕制而成，内直径为20mm，外直径为103mm，匝数为20。通过电桥实际测量其电感值为11.2μH，内阻r为8.2....

本文编号：4003451