高温超导体的交流损耗计算机仿真分析

高温超导体的交流损耗直接关系高温超导器件的运行成本和稳定性.交流损耗的测量与计算,以及交流损耗的降低一直是目前需要解决的问题之一.本文应用有限元软件Comsol Multiphysics基于Maxwell方程和高温超导体的E~J指数特性仿真分析了YBCO超导体在自场和垂直超导体表面的交流背景磁场下的交流损耗,通过与理论值和实验结果比较,验证了该仿真模型的有效性与合理性.     

圆筒形高温超导体的交流损耗研究

针对高温超导电缆、限流器等电力设备中常应用的圆筒形高温超导体进行交流损耗特性研究.本文对单根Bi-2223带材以及由十根该带材制作的十边形高温超导体样品的交流损耗特性进行实验测量,并应用有限元软件研究单根带材、理想圆筒形高温超导体和十边形高温超导体的二维有限元计算模型,基于有限元的数值模型对交流损耗进行仿真计算,最后将数值计算结果、实验测量结果以及基于mono-block模型的理论计算值进行比较并详细的分析讨论,结果表明,圆筒形高温超导体的交流损耗最少.     

YBCO高温超导体交流损耗与温升特性的数值仿真研究

高温超导磁体运行过程中,磁体的热稳定性是磁体能否安全运行和实用化的重要指标。在磁体热稳定性的相关研究中,超导磁体在运行过程中的交流损耗和热传导特性是两个值得研究的问题。因此,文中运用商业有限元软件Comsol构造了YBCO高温超导体的数值仿真模型,通过Comsol中的AC/DC模块和热传导模块的相互耦合,在给予不同频率和不同幅值的交变外磁场激励下,对YBCO高温超导体在运行过程中的温升特性进行实时监测和分析,并计算出其交流损耗。为避免超导体失超,保证其安全稳定运行提供一定的指导。     

准各向同性高温超导股线交流损耗的实验研究

高温超导体的交流损耗直接影响超导电力装置的运行成本和稳定性,是判断超导电力设备设计是否合理的重要特性之一.在阐述准各向同性高温超导股线结构特点的基础上,首先对准各向同性高温超导股线的交流损耗和磁滞损耗进行仿真研究,利用有限元软件Comsol Multiphysics分析了交流背景磁场下的损耗,然后在对光纤布拉格光栅(optical fiber Bragg grating,简称FBG)波长与损耗关系标定的基础上,使用光纤布拉格光栅测量交流背景磁场下的交流损耗.理论计算与实验结果相吻合,表明在工频和液氮温度下股线的交流损耗以磁滞损耗为主.     

高温超导体的磁化与磁滞损耗

利用三种临界态模型(Bean模型、Kim模型和指数模型),采用比较简单的方法,以Bi2223高温超导体为例,给出了平板状超导体的初始磁化曲线和磁滞回线的解析表达式.对不同温度和磁场下的磁化强度进行了编程计算,对计算结果进行讨论.利用推导的公式,讨论了温度和外加磁场对高温超导体的磁滞损耗的影响. 关键词： 磁滞损耗 磁通钉扎 高温超导体 临界态模型     

高温超导磁体系统发热仿真及实验研究

本论文对高温超导磁体在传输直流电流时产生的损耗进行了理论分析和实验验证.本文考虑了高温超导带材非线性模型磁场方向对带材临界电流和n值的影响,用Bi2223超导带材绕制了(一个由20个双饼组成的高温超导磁体,用数值仿真和实验方法研究了此磁体传输直流电流时的指数损耗.并对每个双饼以及每匝线圈的损耗进行了分析.在液氮温度下对一个双饼线圈进行了指数损耗的测量,测量结果与数值仿真结果相当吻合.利用高温超导体临界电流此非线性模型,本文对此磁体快速励磁情况下的交流损耗的特点进行了数值模拟.     

高温超导磁体系统发热仿真及实验研究

本论文对高温超导磁体在传输直流电流时产生的损耗进行了理论分析和实验验证．本文考虑了高温超导带材非线性模型磁场方向对带材临界电流和n值的影响，用Bi2223超导带材绕制了（一个由20个双饼组成的高温超导磁体，用数值仿真和实验方法研究了此磁体传输直流电流时的指数损耗．并对每个双饼以及每匝线圈的损耗进行了分析．在液氮温度下对一个双饼线圈进行了指数损耗的测量，测量结果与数值仿真结果相当吻合．利用高温超导体临界电流此非线性模型，本文对此磁体快速励磁情况下的交流损耗的特点进行了数值模拟．     

高温超导体中的交流损耗

考虑到陶瓷高温超导体的颗粒物性 ,详细研究了 Bean- london模型及 Anderson- kim模型在分析高温超导体交流损耗方面的缺陷 ,提出了一种新的计算方法。用这种方法预期的损耗规律与文献报道的实验结果一致。另外 ,分析了超导体尺寸、晶间临界电流、晶粒尺寸和晶内临界电流对高温超导体交流损耗的影响     

基于不同结构新型方形超导线材的交流损耗仿真研究

高温超导体的交流损耗直接影响超导设备的价格及其商用化.对于高温超导体,降低其交流损耗有助于优化电力传输性能并降低运行成本.对于不同堆叠结构的YBCO超导方形线材,本文使用有限元分析软件Comsol Multiphysics基于H方程计算了不同种类方形线材的交流损耗.通过数据汇总计算与结果分析,验证了仿真计算的有效性、准确性与合理性.     

高温超导体指数损耗的有限元数值分析及相关问题讨论

本文从高温超导体的非线性E～J指数关系式出发,分析了热致磁通蠕动模型下其等效电导率的特性,讨论如何建立针对这种非线性电导率的有限元计算模型,然后分别给出计算交流磁化损耗和传输损耗的二维数值仿真模型,模型针对银基Bi-2223带材,施加相应的边界条件可以计算不同物理条件下的交流损耗.分析此数值模型所得到的带材横截面中电流密度分布特点以及交流损耗热功率的值,并与利用相关解析式得到的结果作对比,证明此二维模型完全适用于分析多种复杂物理条件下超导体的交流损耗问题.     

AC loss of low temperature superconducting AC wire caused by longitudinal and azimuthal AC magnetic field components

We investigated the AC loss characteristics of a low temperature NbTi AC wire by measuring the AC transport current losses in the external AC magnetic field whose components are the longitudinal and transverse ones. The measurement results showed that the AC losses were significantly dependent on the directions and magnitudes of the external longitudinal field component. The AC losses caused by the longitudinal and azimuthal field components were estimated by our previously derived model. The theoretical results well explained the dependence of the AC losses on the longitudinal field components. It was also shown that the AC losses can be substantially reduced by the proper choice of the twisting way.     

AC Alternating-Current Loss Analyses of a Thin High-Temperature Superconducting Tube Carrying AC Transport Current in AC External Magnetic Field

Numerical simulations on the AC loss characteristics in a thin high-temperature superconducting （HTS） tube are presented. Geometry of the HTS conductor is modeled as a tube with negligible thickness, and assumed to carry a transport current with the same phase as an AC externally applied magnetic field perpendicular to the axis. Based on the classical theory of AC loss with the Bean critical current model, the distribution of critical current density jc and AC loss Q are obtained by means of numerical analysis. The results are in very good agreement with experiments. A double-peak profile is observed in the curve of the critical current density distribution along the azimuth angle. This numerical simulation method is suitable for a thin HTS tube, which may be applicable on a thin tube configuration consisting of coated superconductors.     

交流磁场对高温超导体交流损耗的影响

本文报道交流磁场对高温超导体交流损耗Q的影响.基于对数型位垒的巨磁通蠕动模型,我们进行的数值计算证明,交流损耗与交流振幅的关系在定性上是和临界态模型相同的,即与振幅的m次方成正比:Q∝(Bac)m.但是,m不是像Bean模型预言的那样只有m=1和m=3的两个值,而是渐变的,MgB2和Ag/Bi2223样品的实验结果支持我们的结论.     

并联谐振AC-link三相AC/AC变换器仿真研究

基于AC-Link技术的充电电源具有高效率、高功率密度等优点,可作为高功率微波系统的初级能源。针对三相AC/AC能量变换的需求,仿真研究了一种基于AC-Link并联谐振技术的三相AC/AC变换器。给出了并联谐振AC-link三相AC/AC变换器的拓扑结构;分析了控制原理;阐述了16模式的具体控制过程和软开关切换的实现方法;明确了开关切换时间的计算方法;搭建15 kW仿真平台分析了不同负载要求下的能量变换过程。结果表明: 该变换器可以实现固定输出的能量变换,并且输出电压、频率可调;输入/输出电流波形均为正弦,输入功率因数为1;控制方法正确有效,实现了软开关切换。     

铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗

结合高频超导体的晶粒特性，研究７７Ｋ温度铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗；结果与Ｂｅａｎ模型所预言的损耗结果一致且损耗与频率成正比，说明损耗以磁滞损耗为主，涡流损耗和耦合损耗可以忽略不计。     

Tunable AC thermal anemometry

This paper suggests and demonstrates a novel flow measurement technique: tunable AC thermal anemometry, that allows simple integration, robust measurement and extremely high accuracy. The principle and simple theoretical analysis of the technique are presented. To find the optimal condition at which the phase lag becomes most sensitive to the flow speed change, the phase lag was measured scanning the heating frequency from 1 to 100 Hz, while the flow speed of ethanol was increased stepwise from 0 to 40 mm/s. The sensitivity of the phase lag depended on the heating frequency and the flow speed. It was possible to measure the average flow speed of 0.7 mm/s with the resolution of 0.1 mm/s at 4 Hz.     

Spatial AC Josephson effect

Investigating the current threshold in the mixed state of superconductors basing on the Ginzburg-Landau theory, we find that the threshold is determined by a mechanism analogous to the Josephson effect. An experimental evidence of this phenomenon is presented.     

快速调节交流电桥的平衡

本介绍交流电桥平衡条件和一种快速调节交流电桥平衡的方法，对初学大有益处。     

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介绍了三相无环流交交变频控制系统设计的控制原理及其DSP控制系统硬件和软件的具体设计,并给出了在搭建的主回路平台上进行整体调试的结果。在其DSP控制系统的驱动控制下,三相交交变频器能输出频率为0~15Hz电流和电压波形,电流无环流死区时间为1.2ms,调试结果显示所研制的DSP三相交交变频数字控制系统具有较高的控制精度和实时性。     

基于DSP的三相无环流交交变频控制系统研制

介绍了三相无环流交交变频控制系统设计的控制原理及其DSP控制系统硬件和软件的具体设计,并给出了在搭建的主回路平台上进行整体调试的结果。在其DSP控制系统的驱动控制下,三相交交变频器能输出频率为0~15Hz电流和电压波形,电流无环流死区时间为1.2ms,调试结果显示所研制的DSP三相交交变频数字控制系统具有较高的控制精度和实时性。