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Intelligente innovative Stromversorgung für supraleitende Spulen

Euronorm

Dr. Andreas Kade

+49-351-4081-615

Kompakte leistungsfähige Stromversorgung mit 4-Quadrantensteller

Ziel des FuE-Projektes ist die Entwicklung einer intelligenten innovativen Stromversorgung als 4-Quadrantensteller und Energiespeicher, die aus einem miteinander kommunizierenden System zwischen Quench-Protection und Stromflusskontrolle am Supraleiter besteht. Die Entwicklung soll sich durch Sicherheit, Kompaktheit, Genauigkeit, Anwenderfreundlichkeit, gutes Preis- Leitungsverhältnis und Modularität auszeichnen, wobei durch die Kombination von tiefkalter und warmer Elektronik deutliche Vorteile ausgenutzt werden können.
Das dazu entwickelte und aufgebaute Funktionsmuster soll folgende Parameter und Eigenschaften aufweisen:

  • 4-Quadranten Stromversorgung mit ± 25 V und ± 14 kA
  • Konstantspannungs-Quench-Protection-System
  • Tiefkalter Schalter (kryogen)
  • Energiespeicher

Die Komponenten für den zu entwickelnden Energiespeicher bestehen aus Einzelzellen mit einer Kapazität von 3000 F und einer Spannung von 2,7 V. Damit werden 51 parallel geschaltete Module mit je 10 Einzelzellen zu einer Kondensatorbank zusammengefügt. Daraus ergibt sich eine Kapazität von 15.300 F und 25 V Spannung. Als Netzteil dient ein 3 kA, 30 V Gerät, was bereits erfolgreich an einer tiefkalten Stromzuführung getestet werden konnte.
Im nächsten Schritt wurden die konfigurierten Kondensatormodule für den Energiespeicher und die Platinen des 4-Quadrantenstellers, siehe Abbildung 1, in drei Schaltschränken zusammengeführt, siehe Abbildung 2. Den fertig aufgebauten Schaltschrank zeigt Abbildung 3. Erste Ergebnisse wurden auf der 16. Cryogenics im Oktober 2021 präsentiert.


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