应用超导研究中心

应用超导研究中心，致力于高温超导强电和弱电基础和应用研究。2001年4月中心研制的Bi系高温超导导线，被评为2001年中国十大科技新闻.2002年研制成功我国第一台移动通信用的高温超导滤波器系统。2004年高温超导滤波器系统在中国联通基站应用成功，实现了我国高温超导研究18年后的首次实际应用，也使我国成为继美国之后将高温超导应用于移动通信的第二个国家。2005年在北京建成了我国第一个高温超导移动通信应用示范基地。2005年Bi系导线的制备和大规模应用获得北京市科技进步一等奖。应用超导研究中心     

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。     

“973”超导科学技术项目强电材料及其应用研讨会在京召开

据《超导通讯》２０００年第３期报道,“国家重点基础研究发展规划”（９７３）的“超导科学技术”项目已于１９９９年１０月开始批准实施,科学技术部关于该项目１９９９—２０００年的经费业已下达．根据“国家超导专家委员会和国家超导技术联合研究开发中心”的决定,该项目的“高温超导带材和缆材的成材技术的基础性研究”、“高温超导单畴准单晶和单晶制备技术的基础性研究”和“高温超导强电应用基础研究”三个子课题于２０００年４月８日至９日在北京有色金属研究总院二部召开“９７３”强电材料及应用基础研究研讨会． 项目首席科…     

Bi2223/Ag带小型高温超导实验磁体设计

Bi2223／Ag带材的强各向异性决定了其临界电流对垂直于带材表面的磁场非常敏感，这是该带材在高温超导磁体等强电应用方面的不利因素。我们从减小磁体最大径向场BRmax对磁体运行电流的影响、充分利用超导材料的原则出发，讨论了高温超导磁体的设计方法。在小型Bi2223／Ag实验磁体的设计中，根据对径向磁场的计算、分析，确定了磁体的工作点。     

Bi-2223/Ag高温超导带临界电流各向异性的实验测量及分析

本文介绍了Bi-2223/Ag高温超导带临界电流各向异性的实验测量方法及原理,指出了在不同磁场方向(与超导带面夹角)下,Bi-2223/Ag带临界电流随直流背景磁场的变化规律以及实验应注意的问题.Bi-2223/Ag带材的各向异性决定了其临界电流对垂直于带材表面的磁场非常敏感,这是该带材在高温超导磁体等强电应用方面的不利因素.     

高温超导多芯带材中电流受限的机理

Ａｇ包套Ｂｉ－２２２３多芯带材是目前高温超导（ＨＴＳ）强电应用的最佳选择．在美国和日本已有数家公司可以生产长度为１ｋｍ、弯曲性能类似于光纤的这种ＨＴＳ带材,其自场临界电流密度Ｊｃ（７７Ｋ）＝５４ｋＡｃｍ－２（对全体ＢＳＣＣＯ截面平均）．然而,这个值仅...     

高温超导变压器在电网中的应用

随着高温超导带材性能的不断提高,高温超导变压器在电力系统中的应用可以有效提高系统效率。在广泛调研的基础上,分析了高温超导变压器的关键技术以及目前的技术瓶颈。在此基础上,结合近几年来国内外对高温超导变压器的研究进展,对高温超导变压器的应用前景进行了分析,并给出了高温超导变压器的发展路线。     

超导变电站的研究综述

高温超导电力技术的发展使得建设超导变电站具有了可行性,超导变电站是包含高温超导磁储能系统、高温超导限流器、高温超导电缆和高温超导变压器等超导装置的一种新型变电站。超导变电站的应用将使变电站成为电网中柔性坚强、清洁高效、安全可靠的支撑节点,这将对智能电网的建设有重大的意义。在深入研究高温超导电力技术发展情况的基础上,阐述了超导变电站相比传统变电站的优越性、发展超导变电站的技术基础、超导变电站应用的技术难点,并对超导变电站的发展做出了展望。     

一种混合高温超导磁体及其电磁特性研究

近年来, 高温超导磁体由于载流能力高、 磁场强等优点在磁悬浮列车、 医疗成像、 飞轮储能器等系统具有广阔的应用前景. 在这些应用中, 工作面上磁场越强, 系统的性能越优. 高温超导块材能够俘获强磁场, 但因为尺寸的限制, 其磁场发散区域小, 在大气隙条件下工作面区域磁场弱. 相比而言, 高温超导线圈的尺寸不受限制, 但其磁场会随着口径的增大而降低. 因此, 本文将高温超导线圈和块材结合, 提出了一种结构紧凑、 口径大、 磁场强的混合高温超导磁体. 同时, 利用有限元仿真软件建立混合高温超导磁体的二维轴对称自洽模型并进行了实验验证, 仿真计算了混合高温超导磁体的磁场分布以及不同温度下的临界电流和最大磁场强度. 结果表明, 混合高温超导磁体可显著增加工作面的磁场, 相比于独立的高温超导线圈和高温超导块材最大磁场分别最小提升了102% 和12% .另外, 混合高温超导磁体工作面上的有效磁通相比于高温超导块材也提高了.     

高温超导直流电缆现状

文中对高温超导直流电缆现状进行了介绍。高温超导直流电缆是用于直流输电的高温超导电缆。高温超导直流电缆发展相对落后于高温超导交流电缆,国际上示范项目也较少。但随着轻型直流输电应用的逐渐发展,高温超导直流电缆越来越引起人们的重视。高温超导直流电缆的本体结构和高温超导交流电缆本体结构类似。高温超导直流电缆具有输电损耗小、适合长距离输电、增加电网稳定等功能。比较适用于背靠背直流输电,工业直流输电,互联网数据中心直流供电,远距离、大容量直流输电等场合。此外,还介绍了目前国际上主要的超导直流电缆项目及研究机构情况。     

超导滤波器、超导卫星接收机和超导气象雷达的研究进展

近年来，国际上高温超导微波器件的应用取得了重大突破，国内的高温超导微波应用也取得了重要进展．文章回顾了中国科学院物理研究所在探索具有高性能的高温超导滤波器以及同一芯片上不同类型超导滤波器的集成等方面的一些进展，其中部分滤波器分别在相对带宽（优于0．25％）、返回损耗（优于-22．5dB）、带边陡度（例如大于140dB／MHz）、指定频段的抑制（超过110dB）等方面显示了优异的性能．对于在国内进行的首次高温超导滤波器空间环境模拟试验、首次使用高温超导滤波器子系统的卫星接收机前端地面试验和首次使用高温超导微波子系统的气象雷达的现场试验，文章也做了介绍．     

超导电力技术新进展及其未来发展的思考

近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机,诸如高温超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验.超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术,文章将介绍高温超导电力应用研究的新进展及其未来发展的思考。     

高温超导导线在低平行磁场下传输性能的研究及其在电缆应用中的影响

在迄今流行的认知当中,第二代高温超导导线相对于一代导线具有更优良的磁场性能,然而本研究发现在液氮温度和低平行场(平行于导线宽面)的条件下实际情况恰好相反。文中通过测量研究和文献调研相结合,确认了这一现象的可靠性。高温超导电缆在远距离输电和大型城市输电方面都具有显著的性能优势,必将为我国电力能源领域带来重大的技术变革。而在高温超导电缆等应用技术中,低平行场是典型的使用条件,根据本研究得到的数据并考虑到价格因素,目前一代导线在这些应用领域中具有明显的相对优势。     

二代高温超导带材的机械特性研究进展

以 YBCO(YBa2Cu3 O7 -δ ) 为代表的二代高温超导带材因具有高临界转变温度、 高临界磁场和强载流能力,受到了国际学界高度关注, 在各个领域具有广泛的应用前景. 二代高温超导带材在绕制、 冷却和运行过程中会受到不同来源的外力作用, 且超导带材的韧性、 延展性较差, 因此其机械性能是影响安全性与设备运行可靠性的关键.本文基于二代超导带材各向异性的特点, 对超导带材轴向、 横向、 弯曲三个方向的静态机械性能及疲劳性能进行了介绍. 同时, 也对超导带材各方向机械性能的测试方法、 影响因素及机理进行了总结     

Japanese efforts on coated conductor processing and its power applications: New 5 year project for materials and power applications of coated conductors (M-PACC)

Five years of Japanese national project (FY2003–FY2007) was ended last spring with remarkable success. The national project was originally aimed for development of coated conductors which have high superconductivity performance and long length enough to fabricate high temperature superconducting (HTS) electric power devices. Preliminary research and development of HTS electric power devices were carried out as well. A series of R&D results will be summarized and reviewed in this paper.The new 5 years Japanese national project has started last June (FY2008–FY2012) to develop HTS electric power applications including SMES, cables and transformers and to develop/produce coated conductors satisfying the requirements from the respective power devices. Collaborative R&D efforts by national laboratories, universities and private companies have been started with the supports of NEDO and METI.The accomplishment of the previous project will be summarized and the plans and goals of the new project will be presented in this paper.     

一种高温超导磁悬浮装置

本文介绍一个基于倒挂吸引式(EMS)原理的高温超导磁悬浮试验装置．这个装置由高温超导磁体、单臂梁金属导轨、位置传感器、控制电路等组成．绕制超导磁体线圈所用的是Bi-2223／Ag高温超导线材．超导磁体工作在激磁电流为3．2A时，在5mm的空气间隙中产生0．21T的磁通密度，与单臂梁金属导轨可产生72N的垂直悬浮力．通过引入压控电流源，利用常规的超前一滞后校正实现了该磁悬浮装置的稳定悬浮和鲁棒控制，在负载变化87．5%的情况下仍能实现超导磁悬浮装置的稳定悬浮．该试验装置首次验证了高温超导线圈的可控性问题，为进一步探索高温超导线圈用于磁悬浮轨道交通系统的可行性打下了基础．     

Indirect measurement of AC current distributions in HTS tapes by a pickup coil method

It is necessary to develop HTS conductors with a large current capacity and low AC loss characteristics for practical use of HTS power devices. For large capacity power applications, HTS tapes such as Bi-2223 tapes and YBCO coated conductors are assembled. So, it is important to evaluate the characteristics of current distributions in such assembled HTS tapes. However, an adequate measurement method has not been established. In this study, we have tried the development of an indirect measurement method to evaluate the current distributions in stacked HTS tapes. In this method, the current distributions are indirectly found from the results of the field distributions measured by a pickup coil located around the surface of the sample tapes. To confirm the accuracy and the sensitivity of this method, current distributions in a test conductor made of copper tapes are measured. Numerical and measured current distributions are compared. Using this method, the current distributions in stacked Bi-2223 tapes are measured at room temperature and 77 K. On the basis of the obtained results, the characteristics of the AC current distributions in the HTS tapes are discussed.     

Temperature profile evolution in quenching high-T c superconducting composite tape

Irreversible normal zones leading to quench is an important aspect of high-temperature superconductors (HTS) in all practical applications. As a consequence of quench, transport current gets diverted to the matrix stabilizer material of the high-T _c composite and causes Joule heating till the original conditions are restored. The nature of growth of the resistive zone in the superconductor greatly influences the temperature evolution of the quenched zone. In this investigation, a complete mathematical analysis of the temperature profile evolution following a quench in a HTS has been carried out. Such prediction in temperature profile would aid the design of HTS tape-based practical applications in limiting the thermal stress-induced damages in off-normal scenarios.     

AC-induced DC voltage in HTS coil

The interplay between AC and DC currents in a High-T_c Superconducting (HTS) coil, made of multifilamentary silver-sheathed Bi-2223 tape, was investigated. We observed that the application of a small sinusoidal current in the frequency range of 50–500 Hz into the coil, while it is already carrying a DC current in the range of 16–22.5 A, caused an increase in the coil DC voltage. The DC voltage increment due to the AC signal is found to increase linearly with frequency and quadratically with amplitude. The DC voltage increment increases as the coil current grows towards its critical value of 22.2 A. This result may be important in some power applications such as fault current limiters (FCL) and superconducting magnet energy storage (SMES) based on HTS coils.