1MJ/0.5MW传导冷却高温超导储能-限流磁体的传热分析

超导储能-限流系统(SMES-FCL Superconducting magnetic energy storage-Fault current limiting)是集储能与限流为一体的新型超导电力装置。文中介绍了一种用于1MJ/0.5MW高温超导储能—限流系统的传导冷却型磁体,给出了其导冷结构的组成,分析了磁体内部热量(主要包括线圈的交流损耗和导冷结构的涡流损耗)的产生。并采用有限元分析软件,计算得到了稳定运行的冷头温度和磁体温度分布情况。     

传导冷却高温超导磁体的电磁分析

本文对高温超导双饼线圈的绕制、测试和结果进行了讨论和分析，在此基础之上对传导冷却高温超导磁体进行了电磁分析，通过对6到21个双饼线圈组成的磁体的各种参数进行计算，得到了一系列变化曲线，从中可以看到各个参数的变化趋势，以便有效设计高温超导磁体。     

传导冷却高温超导磁体的电磁分析

本文对高温超导双饼线圈的绕制、测试和结果进行了讨论和分析,在此基础之上对传导冷却高温超导磁体进行了电磁分析,通过对6到21个双饼线圈组成的磁体的各种参数进行计算,得到了一系列变化曲线,从中可以看到各个参数的变化趋势,以便有效设计高温超导磁体.     

固氮冷却的高温超导磁体

本文介绍了高温超导磁体的固氮冷却方法.对20K下磁场为2.90T的小型Bi2223/Ag高温超导磁体进行固氮冷却实验,获得了系统冷却过程和磁体性能的实验曲线.实验结果表明:采用固氮作为冷源,是高Tc磁体一种成功的实验技术.     

基于混合算法的传导冷却高温超导磁体的优化设计

遗传算法是一种行之有效的优化算法，具有很强的自适应性、鲁棒性和全局搜索能力，但其亦存在着未成熟收敛及进化缓慢等问题．为提高遗传算法的寻优性能并考虑到磁体工程实际问题,本文对遗传算法作了改进，并与局部优化算法——序列二次规划算法相结合形成一种优势互补的混合算法，并将其应用于3．2T传导冷却Bi系高温超导磁体的优化设计中，取得了良好效果．     

基于混合算法的传导冷却高温超导磁体的优化设计

遗传算法是一种行之有效的优化算法,具有很强的自适应性、鲁棒性和全局搜索能力,但其亦存在着未成熟收敛及进化缓慢等问题.为提高遗传算法的寻优性能并考虑到磁体工程实际问题,本文对遗传算法作了改进,并与局部优化算法序列二次规划算法相结合形成一种优势互补的混合算法,并将其应用于3.2T传导冷却Bi系高温超导磁体的优化设计中,取得了良好效果.     

1MJ高温超导储能-限流磁体导冷件涡流损耗的计算分析

应用三维涡流场有限元方法,对1MJ高温超导储能-限流磁体的传导冷却结构件进行了涡流损耗的有限元仿真计算与分析。研究了导冷片涡流损耗的抑制方法,给出了导冷片、导冷母排和冷头导冷盘等主要导冷件的涡流损耗及分布情况。并且依据研究结果进行了导冷件的优化设计,最大限度的减轻了制冷机负担,减小了对磁体本身性能的影响。     

高温超导磁体研究进展

 美国Ｄｕｐｏｕｔ公司设计了一个高温超导磁分离机,它将用于分离高岭土和钛氧化物中的矿物质．这个高温超导磁体直径为０．８ｍ,中心磁场为２到２．５Ｔ,运行温度为２０Ｋ．美国佛罗里达高场实验室报道了它们一个３Ｔ的高场高温超导插入线圈,导线用ＰＩＴ法制造,线圈为双并式结构,用Ｗ＆Ｒ法制造．里层线圈的导线是纯银基,外面二组线圈导线是用Ａｇ和ＡｇＭｇ作基底．线圈试验是成功的．芬兰Ｔａｍｐｅｒｅ大学和美国超导公司合作研制了一个５ＫＪ的高温超导微型ＳＭＥＳ,该储能线圈是美国超导公司用Ｂｉ－２２２３带绕成的,其运行电流为１６０Ａ,运行在２０Ｋ温度下,磁体采用二级Ｇ－Ｍ制冷机冷却,冷却功率为８Ｗ．     

特殊工况下的高温超导磁体冷却系统的设计

特殊工况下的高温超导磁体的设计要求是在30分钟内快速降温到63K以下,并且保持磁体在工作温度下持续工作至少8个小时。提出了采用液氮浸泡磁体,并通过液氦预冷和减压对液氮进行冷却,使液氮快速降温到63K以下形成固态氮的冷却方式。计算了磁体运行时的总热负荷,对比全部利用固氮维持磁体运行、部分利用固氮作为储冷介质同时利用斯特林制冷机制冷维持两种维持磁体低温运行方案,最终确定第二种冷却方案。     

传导冷却磁分离用高温超导磁体的杜瓦设计

随着环境污染的加重,具有高梯度磁场的高温超导磁分离系统作为一种新型高效便捷的污水处理系统得到发展和应用.本文主要介绍了制冷机传导冷却高温超导磁体的便于装卸杜瓦的设计,利用ANSYS软件分析了杜瓦的应力和形变,分析了漏热、温度分布和对磁体的冷却情况,使高温超导磁体在磁分离系统中满足要求并保持正常运行.     

HTS磁体性能实验研究

系统介绍 HTS实验磁体的液氮、液氦实验和固氮浸渍实验 ,获得 78.6～ 4 .2 K不同温度下磁体的伏～安特性曲线和 Ic～ T曲线 ,在很宽的范围内研究了 HTS实验磁体性能。     

高温超导磁体指数损耗分析

本论文对高温超导磁体指数损耗(HTS index loss)的特点进行了分析.通过数值模拟,研究了由20个双饼组成的高温超导磁体在20k的温度下磁体的指数损耗,对每个双饼以及每匝线圈的指数损耗进行了计算,对整个磁体的指数损耗随电流变化情况进行了研究.在磁体的两端加上铁轭改变磁场的分布后,可以看出,铁轭可以有效地减少磁体上的指数损耗.     

电力系统动模实验用50kJ高温超导储能磁体的设计研究

介绍了 2 0 K下对电力系统动模实验用 5 0 k J高温超导储能磁体的设计步骤 ,给出了用 Bi- 2 2 2 3单根超导带进行5 0 k J磁体线圈的设计和优化结果 ,分析了高温超导体的各向异性对磁体临界电流的影响和磁体漏磁的分布 ,并讨论了用单根高温超导带组成的超导体和用多根高温超导带组成的超导体设计的储能磁体的特性参数对改善电力系统动态特性的能力的影响。     

HTS电流引线助推超导磁体应用开发

对磁体致冷是维持超导态必不可少的条件,由于深低温技术的复杂性和昂贵的造价曾制约了超导磁体应用的推广,其中电流引线是磁体系统最主要热负荷。经历高温超导(HTS)材料20多年的研发,人们认识到产生强磁场的超导磁体仍需运行在30K以下。热导率与不锈钢可比的HTS材料在80K以下可承载电流而无焦耳热,采用HTS电流引线可使超导磁体的致冷运行费和设备投资大幅度降低,操作简便。因此,它是超导磁体扩大应用的助推器。介绍其使用特点和应用举例。     

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．     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

直接冷却高温超导电流引线的有限时间热力学分析

用有限时间热力学最小熵产率的方法对连续冷却电流引线进行优化 ,比较高温超导电流引线连续冷却和冷端冷却两种直接冷却方式。优化后的连续冷却电流引线上热流量随温度的降低而减小 ,温度在高温段变化较快 ,熵产率小。冷端冷却时在整个引线上热流量分布相同 ,温度在低温端变化较明显 ,熵产率较大。优化后的连续冷却方式比冷端冷却方式合理。     

超导滤波器的研究

介绍了超导滤波器的原理、设计、制作和实验结果。利用YBCO超导薄膜制作出超导滤波器,在65K时,测试出滤波器的技术指标为中心频率1.18GHz,带宽196MHz,带内平坦,带内最小插损0.06dB。     

5kJ高温超导环型储能磁体电磁优化设计

电磁优化设计在高温超导磁体的设计中占有至关重要的地位。文中应用MATLAB中的遗传算法工具箱并结合ANSYS有限元仿真计算,对高温超导储能磁体进行了电磁优化设计,给出了用AMSC公司生产的YBCO带材进行储能量为5kJ的环型磁体的电磁优化设计的结果,并对优化设计的结果进行了分析和总结。     

窄带高温超导滤波器的研制

介绍了S波段窄带高温超导滤波器的设计过程,采用仿真建模和拓扑结构优化关键技术,在不需调谐的情况下,研制成功中心频率2.1GHz,带宽6MHz,群延时起伏在4.3MHz(71.7%带宽)内达到了18.321ns,插入损耗小于0.5dB,带边陡度大于17dB/MHz,驻波比优于1.5的高温超导滤波器,有利于器件的工程化应用。