14 MW 水冷磁体电源无功补偿装置的设计

静止无功发生器(Static Var Generator, SVG) 具有提高系统功率因数、 动态改善电能质量、 稳定电网以及节能降耗、 降低运行成本等优点. 针对其优点, 作为水冷磁体电源的使用需求, 考虑将高压链式 SVG 技术作为磁体电源无功补偿的方案, 以实现无功动态补偿. 本文主要介绍了链式串联 SVG 的工作原理, 对其参数进行设计并利用 PSCAD 进行仿真实验, 实验验证了方案的可行性, 为强光磁关键技术预研项目14 MW 水冷磁体电源无功补偿装置提供了理论支持     

40 T外超导磁体电源无功补偿装置的研究与设计

强磁场科学中心外超导磁体电源为大电感负载的相控整流电源,其电网侧会产生大量的无功与谐波,不仅影响电网质量还可能影响外超导电源本身的控制。针对外超导电源的特性,对各种无功补偿方案进行了分析比较,阐述了选用SVG作补偿装置的原因。搭建了三相三电平的SVG仿真控制模型和30 kvar的样机实验平台,实验表明了该方案的可行性。     

静止无功补偿器和发射器在电弧炉动态无功补偿系统中的应用

发展高效绿色电炉冶炼技术是淘汰落后产能、钢铁产业调整升级的重要举措。电弧炉作为核心生产设备,防止其生产运行中无功冲击造成的电压跌落至关重要。而目前单一的有源、无源补偿方式无法同时满足电弧炉负荷日益增长的大容量且快速响应的无功补偿需求。研究了静止无功补偿器(SVC)和静止无功发射器(SVG)相结合的混联补偿方式,分析了SVC在分相不平衡大容量补偿及SVG在无功快速响应方面中的特性,并针对某钢厂电弧炉工作运行情况,计算其无功需求,充分利用其原有的SVC装置,设计混联SVG方案来抵消剩余无功缺口,使用PSCAD/EMTDC进行了联合应用仿真,证实其理论有效性。     

托卡马克磁体电源无源滤波器阻抗-频率特性计算与测量

针对托卡马克磁体电源无源滤波器运行特点,计算推导了单调谐和高通滤波器等效频率偏差工况下的阻抗特性,提供了一种基于低压高精度电压/电流的阻抗频率特性测量方法,通过ITER极向场电源测试用无源滤波器阻抗实验验证了该方法的有效性,所得结论可为ITER谐波抑制及无功补偿系统现场试验提供有益的理论和工程参考。     

托卡马克磁体电源无源滤波器阻抗-频率特性计算与测量

针对托卡马克磁体电源无源滤波器运行特点,计算推导了单调谐和高通滤波器等效频率偏差工况下的阻抗特性,提供了一种基于低压高精度电压/电流的阻抗频率特性测量方法,通过ITER极向场电源测试用无源滤波器阻抗实验验证了该方法的有效性,所得结论可为ITER谐波抑制及无功补偿系统现场试验提供有益的理论和工程参考。     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计北大核心CSCD

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

35kJ直接冷却高温超导储能磁体

介绍了直接冷却高温超导储能磁体的基本结构,分析了磁体的电磁特性,分析结果表明,磁体电磁设计中采用端部两对饼并联的方式,削弱了磁体端部磁场径向分量,提高临界电流,磁体表现了较好的电磁特性;仿真了磁体与电力系统进行功率交换时的热特性,仿真结果与实验结果两者温度变化总体趋势是一致的;介绍了磁体的冷却实验和磁体系统的动态模拟实验结果.实验结果表明磁体的冷却措施和低温系统的冷却方案是可行的,磁体具有较好的热稳定性.     

EAST�޹�����ϵͳ��Ƶг���о�

EAST电源系统包含一套由固定电容器和晶闸管控制电抗器(TCR)组成的无功补偿系统.为防止并联谐振影响EAST实验及电网安全,研究了EAST无功补偿系统与10kV电网分布电感之间的低频谐振.分析表明,在TCR投入量不断变化时,系统的低频谐振点在2.04～2.24之间,EAST电源产生的二次谐波电流被放大后在国家标准允许范围内.MATLAB和PSCAD对整个系统的仿真结果验证了上述结果的正确性.     

非接触供电在高温超导磁体中的应用探究北大核心

高温超导磁悬浮列车运行过程中,由于磁体自身存在工作损耗难以实现恒流运行,寻找适用于高温超导磁体的运行补偿供电方法成为其能否稳定可靠运行于轨道交通环境的关键.本文基于磁耦合非接触供电技术,提出一种适用于高温超导磁体的非接触补偿供电方法,利用电路理论建立电路等效模型,对电路结构进行了优化设计.考虑到电路参数对于系统性能的影响,根据电磁场理论,对线圈结构进行了设计优化.通过搭建非接触供电系统实验装置,对系统特性、不同线圈结构对磁体供电系统的影响进行了研究,验证了本文所提出的非接触补偿供电方法的可行性.     

高温超导磁体非接触补偿供电可行性研究

高温超导磁浮列车运行在高速状态,要受到环境振动、电磁激扰、轨道不平顺等问题,由此带来的运行损耗与高温超导接头电阻损耗等自身损耗相互叠加,使得高温超导磁体难以实现恒流运行.因此,本文基于近年来快速发展的非接触传能技术,提出了一种无漏热高温超导磁体非接触补偿供电方案,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配,确定系统最优参数,同时利用搭建的实验测试平台研究了不同传输间距、不同负载的供电效率,证实了非接触传能技术用于现代轨道交通中高温超导磁体供电补偿的可行性.     

中点箝位型逆变器在EAST低次谐波平台中的应用

针对EAST磁体电源等非线性负载产生低次谐波(75~125 Hz)难以治理的问题,提出注入式混合有源滤波的方案。基于EAST低次谐波实验平台,对注入式混合有源电力滤波装置的拓扑结构与滤波原理进行了研究; 同时采用一种降低直流侧中点电位波动的三电平空间电压矢量调制算法,并给出基本矢量作用时间的求取方法; 对该方案及算法进行了仿真与实验验证,仿真与实验结果具有很高的一致性,证明该方案能有效抑制EAST磁体电源运行中产生的低次谐波及其谐振放大。     

基于悬浮拓扑的加速器脉冲电源设计

随着加速器技术的发展,重离子加速器脉冲电源工作频率逐步提高,电流上升速率逐步提升。脉冲电源磁铁负载具有阻感特性,其在电流波形上升段将吸收大量的无功,会对电网产生周期性强冲击;同时,快电流上升速率下的高精度要求,对电源设计提出了新的挑战。论文设计了一种基于电容储能的悬浮型H桥级联拓扑,利用电源自身储能电容和负载电感进行无功交互,实现了无功能量的内部循环,以减小对其对电网冲击;同时采用H桥级联多电平结合移相倍频控制,以保证电源快动态响应下的高精度需求。样机实验结果验证了电源拓扑和控制原理的可行性,为加速器快电流上升速率脉冲电源提供了一种新的解决方案。     

EAST失超检测数值模拟仿真系统设计

EAST作为第一个纵场和极向场磁体都是全超导的装置,如果其超导磁体失超,其储存在磁体内的巨大能量将会转变成热能并造成磁体损坏,因此,可靠的失超检测是装置稳态运行的关键.EAST失超检测主要采用同绕线和二次补偿相结合的失超检测方法,整个失超检测系统分为六个分系统.为了确保整个失超检测系统工作正常,必须提前检查各分系统工作性能.数值模拟仿真系统就是通过实际实验数据与数值模型作为输出信号对各分系统进行性能测试.本文主要介绍了本系统的设计方案和相关结构,并给出相关实验结果分析.     

用于长城等古建筑探测的NMR探测器的磁体设计

以万里长城为代表的古建筑是世界瑰宝,更是中华民族的象征和骄傲.本文提出利用便携式核磁共振（NMR）装置来探测研究这类古建筑的建筑材料,在不对其造成损伤的基础上,发掘其隐含的科学、技术和工程相关的丰富信息.为此,作为第一步,设计了适合于探测这类古建筑的便携式单边NMR探测器组合式磁体.该探测器的磁体结构以semi-Halbach为基础,通过不同磁体模块间的组合得到对应移动探测模式、长距离探测模式和均匀磁场探测模式的磁体结构.随后根据优化结果,设计加工了磁体组件,并采用该磁体进行了流体、长城城砖和现代红砖的NMR实验,实测结果与模拟一致.该组合式磁体的优点在于通过不同磁体模块组合,实现了多种探测方式,适用于探测长城等这类古建筑物需要多种探测模式的科学研究.     

ITER稳态磁场测试装置磁体电源设计与控制研究

ITER稳态磁场测试装置可产生特定的磁场条件,从而对进入ITER项目现场的实验设备进行稳态磁场合格测试。磁体电源是一关键部件,为稳态磁体提供高精度稳定大电流。介绍了13.5kA稳态磁体电源基本拓扑结构。为提升电源效率,引入同步整流工作方式,提出了双电流闭环控制策略,配合载波移相调制方式,减小负载电流纹波,保证各支路间均流效果良好,使输出稳态磁体电流精度控制在0.5%以内。通过仿真和实验结果证明了该稳态磁体电源系统设计的合理性。     

基于SOGI-FLL算法的油田电网动态无功补偿对策研究

为了解决油田无功补偿装置爆电容现象,本课题在现有无功补偿装置存在问题的基础上,提出了采用晶闸管投切电容器与静止无功发生器相结合的补偿方案。将SOGI－FLL算法应用于电压精准锁相和无功功率的准确计算中,其结果分别用于确定matlab仿真模型中晶闸管投切电容器的投入时刻和提供静止无功发生器的控制参考信号,从而实现谐波和无功电流的有效控制。仿真结果表明,该方案不仅实现了无功功率的有效补偿,而且进一步降低了油田配电网无功损耗,提高了功率因数。     

梯形高温超导磁体电磁特性仿真与实验研究

超导电动悬浮列车以超导磁体作为核心部件, 具有环境影响小、 高速下自稳定、 安全性能好等优点, 已成为高速轨道交通的重要发展方向之一. 然而, 传统的磁体线圈结构存在绕组内磁场过于集中的问题, 导致磁体的临界电流下降显著, 列车的悬浮及安全性能也受到影响. 针对现有悬浮磁体结构自场集中导致的临界电流衰减问题,本文提出了一种梯形高温超导磁体线圈结构. 建立了一种可以提升磁体临界电流计算效率的均质自洽模型, 设计了梯形结构线圈的结构参数并完成了磁体线圈的绕制. 实验和计算结果表明, 自洽模型计算的磁体临界电流与实验测量值吻合良好, 验证了模型的准确性. 利用该模型对日本山梨试验线上的全尺寸车载高温超导磁体进行了结构优化设计. 研究发现, 优化后的车载磁体绕组内磁场集中程度明显下降, 车载磁体的临界电流及目标区域的磁场强度显著提高. 本研究相关成果可为电动悬浮列车车载磁体的结构设计提供参考.     

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.     

平顶脉冲磁场连续微调控系统设计

针对现有电容器放电开环控制产生的平顶脉冲磁场稳定度难以满足核磁共振要求这一问题,提出一种平顶磁场闭环连续微调控方案。在脉冲磁体中放置一个补偿线圈,其由蓄电池供电,采用前馈控制加反馈控制的策略,利用IGBT有源区对补偿线圈的磁场进行线性调控,补偿背景磁场的波动,形成高稳定度平顶磁场。为此,设计了IGBT工作于有源区的驱动电路,搭建了原型机进行实验,结果表明,该方法能够将磁场稳定度提升至50×10?6,验证了方案的可行性。