【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脉冲强磁场，更具体地，涉及一种单极性重复脉冲磁场系统。
技术介绍
1、脉冲强磁场技术已经在现代基础科学研究中崭露头角，广泛地应用于众多学科领域，包括固态物理学、化学、医学、等离子体科学和高能物理学等。为了满足各个学科领域的科研需求，脉冲强磁场技术发展出了多个分支，其中包括平顶脉冲强磁场、长脉宽脉冲强磁场、高场强脉冲强磁场以及重复脉冲强磁场等。特别是，重复脉冲强磁场技术指的是以一定的重复频率生成脉冲强磁场，它因同时具备高磁场强度和可调重复频率的双重优势，被广泛应用于中子散射、磁制冷等科学研究和现代工业领域。
2、脉冲电源通常采用电容型电源，通过高压电容充电装置将能量以电场能的形式进行存储，具有高效储能的特点。与传统的单次脉冲相比，实现重复脉冲技术更加复杂，需要更长的工作时间和更高的工作频率，因此对电源的充电功率、磁体的散热效率以及系统的稳定性提出了更高要求。在产生重复脉冲强磁场的过程中，磁体和电路的焦耳热会导致能量损失，然而，由于初级能源装置的功率限制，难以在极短时间内恢复这些损失的能量，从而限制了重复脉冲的频率。
3、为了减少对充电装置功率的需求，美国、日本和中国的研究人员目前采用了电容器两端跨接的馈能支路，由二极管和馈能电感组成，用于能量的重复利用。在这种电路拓扑中，为了有效地实现能量回馈，磁体电感和馈能电感的数值应该相当。如果馈能电感值设置得太大，将导致能量在馈能电感线圈上的损失增加，从而降低能量利用率。如果馈能电感值过小，则无法实现能量回馈功能。因此，为了避免过多的能量损失在馈能电感上
4、因此，现有技术中采用馈能支路的短脉冲磁场产生电路受限于馈能电感值，仅适用于小电感脉冲磁体，采用igbt全桥电路进行能量回馈的电路，成本较高。
技术实现思路
1、针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种单极性重复脉冲磁场系统，旨在解决现有技术中受限于馈能电感值，仅适用于小电感脉冲磁体，采用igbt全桥电路成本较高的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种单极性重复脉冲磁场系统，包括：依次连接的初级能量供给电路、充电系统、充电极性转换电路、放电电路和磁体；
3、所述初级能量供给电路用于提供电能；
4、所述充电系统包括lc谐振电路，用于对后续电路进行恒流充电；
5、所述充电极性转换电路为晶闸管桥式电路，并通过电容co与所述放电电路连接，所述充电极性转换电路用于根据电容co的极性，选择性地触发正极性晶闸管开关或负极性晶闸管开关，转换所述晶闸管桥式电路的充电极性，将电容co充至正极性电压预设值um或负极性电压预设值-um；
6、所述放电电路为晶闸管桥式电路，用于根据电容co的极性，选择性地触发晶闸管开关，实现电容co对所述磁体正极性放电，或者，电容co对所述磁体负极性放电，产生单极性的重复脉冲磁场。
7、可选的，所述充电极性转换电路中的正极性晶闸管开关包括第一晶闸管t1和第三晶闸管t3，负极性晶闸管开关包括第二晶闸管t2和第四晶闸管t4；第一晶闸管t1的阴极和第二晶闸管t2的阳极连接，第一晶闸管t1的阳极和第四晶闸管t4的阳极连接，第二晶闸管t2的阴极与第三晶闸管t3的阴极连接，第四晶闸管t4的阴极与第三晶闸管t3的阳极连接；
8、电容co的一端与第一晶闸管t1的阴极连接，另一端与第四晶闸管t4的阴极连接；
9、所述充电极性转换电路为电容co正极性充能过程：触发所述充电极性转换电路的第一晶闸管t1和第三晶闸管t3，所述充电系统将电容co充电至正极性电压预设值um；
10、所述充电极性转换电路为电容co负极性充能过程：触发所述充电极性转换电路的第三晶闸管t2和第四晶闸管t4，所述充电系统将电容co充电至负极性电压预设值-um。
11、可选的，所述放电电路包括四个晶闸管构成的晶闸管桥式电路，第五晶闸管t5的阴极和第六晶闸管t6的阴极连接，第五晶闸管t5的阳极和第八晶闸管t8的阴极连接，第六晶闸管t6的阳极与第七晶闸管t7的阴极连接，第八晶闸管t8的阳极与第七晶闸管t7的阳极连接；
12、电容co的一端与第五晶闸管t5的阳极连接，另一端与第六晶闸管t6的阳极连接；所述磁体一端与第五晶闸管t5的阴极连接，另一端与第八晶闸管t8的阳极连接；
13、电容co通过所述放电电路进行正极性放电过程：触发所述放电电路的第五晶闸管t5和第七晶闸管t7，使电容co对所述磁体放电，产生脉冲强磁场；
14、电容co通过所述放电电路进行负极性放电过程：触发所述放电电路的第六晶闸管t6和第八晶闸管t8，使电容co对所述磁体放电，产生脉冲强磁场。
15、可选的，在正极性放电过程中，随着所述磁体的电流il衰减，所述磁体的电流il对电容co反向充电形成反压-uc0，随后充电系统和充电极性转换电路对电容co充电直至达到负极性电压预设值-um；
16、在负极性放电过程中，随着所述磁体的电流il衰减，所述磁体的电流il对电容co反向充电形成反压uc0，所述充电系统和充电极性转换电路对电容co充电直至达到正极性电压预设值um。
17、可选的，所述电容co均匀间隔交替进行正极性放电和负极性放电，所述磁体产生均匀间隔的单极性的磁体电流，以及产生单极性的重复脉冲磁场。
18、可选的，所述充电系统包括四个绝缘栅双极晶体管、四个二极管和lc振荡电路；四个绝缘栅双极晶体管组成第一开关矩阵，四个二极管组成第二开关矩阵；lc振荡电路与第一开关矩阵连接，并通过变压器与第二开关矩阵连接；
19、在所述第一开关矩阵中，第一绝缘栅双极晶体管q1的集电极与第四绝缘栅双极晶体管q4的集电极连接，第一绝缘栅双极晶体管q1的发射极与第二绝缘栅双极晶体管q2的集电极连接，第二绝缘栅双极晶体管q2的发射极与第三绝缘栅双极晶体管q3的发射极连接，第四绝缘栅双极晶体管q4的发射极与第三绝缘栅双极晶体管q3的集电极连接；
20、所述lc振荡电路的一端与第一绝缘栅双极晶体管q1的发射极连接，另一端与第四绝缘栅双极晶体管q4的发射极连接；
21、在所述第二开关矩阵中，第一二极管d1的正极与第二二极管d2的负极，第一二极管d1的负极与第四二极管d4的负极连接，第二二极管d2的正极与第三二极管d3的正极连接，第四二极管d4的正极与第三二极管d3的负极连接；
22、所述变压器的原边与所述lc振荡电路连接，所述变压器的副边的一端与第一二极管d1的正极连接，另一端与第三二极管d3的负极连接。
23、可选的，所述初级能量供给电路为蓄电池或整流滤波电源。
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【技术保护点】
1.一种单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，包括：依次连接的初级能量供给电路、充电系统、充电极性转换电路、放电电路和磁体；
2.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述充电极性转换电路中的正极性晶闸管开关包括第一晶闸管T1和第三晶闸管T3，负极性晶闸管开关包括第二晶闸管T2和第四晶闸管T4；第一晶闸管T1的阴极和第二晶闸管T2的阳极连接，第一晶闸管T1的阳极和第四晶闸管T4的阳极连接，第二晶闸管T2的阴极与第三晶闸管T3的阴极连接，第四晶闸管T4的阴极与第三晶闸管T3的阳极连接；
3.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述放电电路包括四个晶闸管构成的晶闸管桥式电路，第五晶闸管T5的阴极和第六晶闸管T6的阴极连接，第五晶闸管T5的阳极和第八晶闸管T8的阴极连接，第六晶闸管T6的阳极与第七晶闸管T7的阴极连接，第八晶闸管T8的阳极与第七晶闸管T7的阳极连接；
4.如权利要求3所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，在正极性放电过程中，随着所述磁体的电流IL衰减，所述磁体的电流IL对电容CO反向充电形成反压-U
5.如权利要求3所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述电容CO均匀间隔交替进行正极性放电和负极性放电，所述磁体产生均匀间隔的单极性的磁体电流，以及产生单极性的重复脉冲磁场。
6.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述充电系统包括四个绝缘栅双极晶体管、四个二极管和LC振荡电路；四个绝缘栅双极晶体管组成第一开关矩阵，四个二极管组成第二开关矩阵；LC振荡电路与第一开关矩阵连接，并通过变压器与第二开关矩阵连接；
7.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述初级能量供给电路为蓄电池或整流滤波电源。
...【技术特征摘要】
1.一种单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，包括：依次连接的初级能量供给电路、充电系统、充电极性转换电路、放电电路和磁体；
2.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述充电极性转换电路中的正极性晶闸管开关包括第一晶闸管t1和第三晶闸管t3，负极性晶闸管开关包括第二晶闸管t2和第四晶闸管t4；第一晶闸管t1的阴极和第二晶闸管t2的阳极连接，第一晶闸管t1的阳极和第四晶闸管t4的阳极连接，第二晶闸管t2的阴极与第三晶闸管t3的阴极连接，第四晶闸管t4的阴极与第三晶闸管t3的阳极连接；
3.如权利要求1所述的单极性重复脉冲磁场系统，其特征在于，所述放电电路包括四个晶闸管构成的晶闸管桥式电路，第五晶闸管t5的阴极和第六晶闸管t6的阴极连接，第五晶闸管t5的阳极和第八晶闸管t8的阴极连接，第六晶闸管t6的阳极与第七晶闸管t7的阴极连接，第八晶闸管t8的阳极与第七晶闸管t7的阳极连接；...
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