高温超导脉冲变压器线圈结构参数影响分析

用于脉冲功率电源的高温超导脉冲变压器,集超导储能与脉冲放电为一体,在脉冲功率技术中有着良好的发展前景。设置合理的线圈结构参数可以提升高温超导脉冲功率变压器的耦合系数和储能容量,满足脉冲功率电源小型化、轻量化的优化目标。本文利用有限元仿真软件Anysys EM,建立了同轴饼式线圈叠加结构的单模块变压器模型和环形结构的多模块变压器模型,根据磁场分布和后期计算,分析了结构参数对脉冲变压器耦合系数和原边超导线圈的储能的影响。仿真分析结果表明,在77 K时,采用相同用线量的情况下,单模块高温超导脉冲变压器耦合系数和原边电感线圈的储能随线圈高度减小逐渐增大;多模块高温超导脉冲变压器减小线圈高度、增大内半径能够获得较高的性能,为超导脉冲变压器的脉冲电源实验验证提供了一定的参考依据。     

高温超导带材制备工艺的发展现状

由铋锶钙铜氧(BSCCO)制成的铋系带材、由钇钡铜氧(YBCO)制成的钇系带材和二硼化镁(MgB_2)线带材是目前实用化程度最高的三种高温超导带材。制备工艺是影响其性能的主要因素,随着传统工艺的发展和新工艺的应用,高温超导带材在制备规模和性能上均有明显提升。热等静压技术解决了铋系带材的致密性问题,高质量4 mm宽铋系带材的临界电流I_c可达200 A,且通过封装增强层可应用于各种复杂的工作环境。薄膜沉积工艺的优化与开发使钇系带材的制备取得了突破,国内外已有多家公司可提供千米级的商用钇系带材,且带材的I_c普遍达350 A/cm以上,正朝单根1 000 A/cm的目标迈进。先进管线成形工艺的应用使MgB_2的单根制备长度增加了数倍,在低温强磁场下的性能优势,使其有望成为该环境下的主流产品。