基于场–路–运动耦合模型的超导电动悬浮列车特性研究

基于动态电路理论,该文建立"8"字形零磁通轨道线圈无交叉连接超导电动悬浮列车系统中悬浮导向结构的等效电路模型,推导超导磁体与轨道线圈之间的时变互感计算公式,采用能量法求解列车的悬浮力、导向力及磁阻力;利用日本山梨磁浮试验线的实测数据对等效电路模型进行验证。在此基础之上,最后建立"8"字形零磁通轨道线圈交叉连接系统场–路–运动耦合模型,研究电动悬浮列车的动态运行特性,揭示电磁力随横向偏移、悬浮高度的变化规律,同时阐述轨道线圈感应电流的形成机理。文中的研究结论将为国内超导电动悬浮技术的发展提供重要参考。     

超导储能技术在电力系统中的应用前景

超导储能技术（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）利用超导线圈产生的电磁场将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能返回电网或其它负载,可用于充放电时间很短的脉冲能量储存。由于超导线圈的电阻为零,电能储存在线圈中几乎无损耗,其储能效率高达95％。     

SMES中超导线圈电流调节器设计、建模、仿真

超导储能装置(SMES)的超导线圈在充电时,要求其充电速度比较快,同时要求电流超调量不能太大,保证磁体在超导态下运行。超导线圈电流达到稳态,SMES处于待机状态时希望电流保持恒定,以减少磁体电流变化带来的损耗。本文设计了主电路电气参数和控制电路-电流调节器,建立系统数学模型,并基于传统电流调节器进行了工程上的改进,最后对超导线圈充电过程进行了仿真、分析,得到开关元件及超导线圈的过渡过程曲线,为选择电力元件及设计超导线圈提供相关参数。     

日本成功利用超导线输送强电流

日本原子能研究所 2 0 0 2 - 0 8- 2 9宣布 ,他们在世界上首次证明了铌铝合金超导线可用于大型超导线圈 ,并成功在 13特斯拉的强磁场中 ,用外径为 1.5ｍ的大型超导线圈输送达 4 6ｋＡ的强电流。在国际热核聚变实验炉中 ,约束等离子体需要 13特斯拉的磁场 ,目前广泛采用的是使用铌锡合金超导线的大型超导线圈 ,但这种线圈在超过 13特斯拉的磁场中不能继续保持超导性能 ,所以它的应用在实验室外就有很大局限。而铌铝合金超导线即使在超过 13特斯拉的强磁场中依然能保持很高的超导性 ,并且它能承受的机械应力是铌锡合金线的 4倍 ,可以对其进行…     

高温超导线圈的性能研究与应用进展

以铜基氧化物超导体为代表的高温超导材料,在液氮温度下将呈现特殊的超导性。使用铜基氧化物超导带材制作的高温超导超导线圈,具备无电阻、高载流、低重量等优势,因此在强磁体、限流器、储能、电机等领域得到广泛应用。由于超导线圈处于“力-电-磁”的复杂工作环境,需要对其机械性能、交流损耗、失超等进行研究。为此,本文综述和分析了高温超导线圈的研究和应用进展。     

晶闸管旁通装置在EAST极向场电源中的应用

EAST极向场电源对全超导、大电感线圈提供峰值达±15 kA的电流。为防止过电压,必须为超导线圈上的电流提供续流回路,一旦电源出现故障,旁通作为故障保护系统的重要组成部分,将为超导线圈上提供一条续流通道,避免过电压的产生,保护整个电源系统。提出在EAST极向场电源系统中得到应用的旁通装置,并对旁通的工作特性予以分析,最后指出此类旁通设计中应注意的若干问题。     

高温超导线圈在工频交流下的失超判断

运行于电力系统中的超导电力装置可能会遭受交流过电流故障,从而导致超导态转变到常态(失超),因此检测失超是超导电力装置实际应用的重要基础。然而在交流工作条件下,超导线圈产生很大的电感电压,其幅值远大于超导线圈失超后的常态电阻电压,给失超判断带来困难。笔者应用超导线圈在交流下电感电压和电阻电压的相位变化关系原理,经过实验研究,提出了基于相位变化的超导线圈在交流下的失超判断方法,为超导线圈在交流下的失超检测提供了新的技术途径。     

超导变压器开发动向和今后研究课题

1 超导变压器的构造1.1 基本结构 a.铁心超导变压器采用铁心,理由是无铁心超导变压器的励磁电流太大,为负荷电流的数倍,损失过大,失去了超导化的优点。 b.线圈和铁心的配置超导变压器线圈必需配置在低温部,而铁心则配置在常温部。液氦温度(4.2K)的发热问题要按照冷冻机效率约为500倍进行考虑。因此,超导变压器的基本结构为铁心柱贯穿低温部容器,插入超导线圈,整个器身浸在充满绝缘油的槽箱中。超导变压器的基本结构如图1所示。     

核聚变反应堆有重大进展

根据美、日能源开发合作协定,由美国能源局与日本原子能研究所合作建造的大型核聚变反应堆,最近已取得两项重大成果。日本原子能研究所与三菱电机(株)合作研制成功了大电流超导线圈,超导材料为铌-锡合金,线圈外径1.6m,内径1.0m,线圈电流17kA,产生磁感应强度7T,暂态过渡时间仅1s。与目前的直流超导线圈相比,能力高出1000倍以上。跃居世界首位。该超导线圈是核聚变反应堆的关键部件之     

13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计

超导电机技术为减小大型直驱风力发电机体积、质量和成本提供了一种有效途径。提出了一种海上超导直驱风力发电机系统,其定子采用低温超导线圈产生励磁磁场,转子为常规的铜制电枢绕组。首先介绍了该电机的主要参数以及拓扑结构的选择,并分析了超导电机电磁设计过程中所需考虑的关键问题;之后介绍了超导电机的定转子设计方案,包括电磁设计、机械结构、转子风冷系统、超导定子的低温系统以及制冷系统等;最后估算了所设计超导电机的质量以及成本,并与相同功率等级的永磁直驱风力发电机进行了对比,结果表明所设计的超导电机的质量比永磁直驱风力发电机质量减轻约46%,而其初始材料成本仅为永磁直驱电机的71%。     

超导储能限流系统中组合型桥路超导故障限流器设计

传统桥路型超导故障限流器存在诸多不足。文中提出了一种组合型桥路超导故障限流器的设计。在阐述其工作原理的基础之上给出了主要的参数设计;根据应用工况在仿真软件MATLAB中对其性能进行仿真验证。结果证明:组合型桥路超导限流器可有效限制短路电流;基于网侧电流幅值的控制策略可有效控制超导线圈的投切。由于组合型桥路超导故障限流器的优异性能,将其作为超导储能限流系统的设计方案。     

一种新型超导限流器的研究

新型的桥路型超导限流器,正常工作时,直流偏压源提供桥路直流,不出现限流;故障时变压器二次侧超导线圈失超,阻抗增大,实现限流目的。由于控制电路采用电力电子技术,反应时间短,符合系统的要求。     

超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法

采用目标场方法设计了一组超导核磁共振成像系统梯度线圈.该梯度线圈固定在半径为0.8 m、长3m的圆柱形骨架上,目标区域位于该圆柱中心,半径为0.2 m,梯度场强为40 mT/m.在该方法中,电流密度在柱坐标系下被分解为三角级数之和,接着通过Biot-Savart定律求出轴向磁场强度表达式,再通过基于目标场的Tikhonov正则化算法把待定三角系数的求解问题转化成线性方程组的求解,并通过流函数技术得到线圈的实际绕线分布,最后进行磁场偏差分析,分析结果表明,所设计线圈的磁场偏差远远小于通常所要求的5％.此外,该方法不仅适用于柱面梯度线圈设计,对于超导磁共振成像系统的有源匀场线圈设计也同样适用.     

应用于超导储能的双向DC/DC变换器的设计

以超导在电力系统中的应用为背景,超导储能方式具有更有效地提高电力系统稳定性和动态稳定性的优点,以满足超导储能应用的需要为目的,针对性地提出了一种新型应用于超导储能的隔离式的双向DC/DC变换器的电路拓扑结构。针对超导储能线圈的储能特性,设计了独特的双向充放电工作电路,有效保证了能量的双向流动,结合移相PWM技术,能够完全实现超导线圈的充放电功能。同时该变换器具有大功率、大电流、控制简单和全数字化等特点。该文详细地介绍和分析了主电路结构、工作原理和控制方法。根据上述理论设计出了相应的试验装置,并给出了实验结果,验证了应用于超导储能的双向DC/DC变换器的正确性。     

高温超导磁通切换电机励磁线圈电磁力计算

针对高温超导磁通切换电机中交变的电枢反应磁场使得高温超导励磁线圈产生形变,致使高温超导励磁线圈发生物理性损坏,影响电机安全稳定运行这一问题,以静密封高温超导磁通切换电机为例,对其高温超导励磁线圈的匝间电磁力进行了研究。基于超导线圈分离模型,在计及迈斯纳效应和趋肤效应的条件下,提出了一种高温超导磁通切换电机中跑道型超导线圈直线部分以及弯曲部分的电磁力计算方法,并在此基础上计算了超导线材的匝间电磁力。匝间电磁力计算结果表明,超导线圈的最外匝线材受到的电磁力最小,但受到同一线圈中其余匝线材作用的合力最大。为验证理论分析的正确性,采用三维有限元分析法,进一步计算并得到了高温超导励磁线圈的匝间电磁力,有限元计算结果验证了该计算方法的正确性。     

高漏抗超导可控电抗器工作原理仿真

对高漏抗超导可控电抗器的工作原理和结构进行了介绍。通过电磁仿真对高漏抗超导可控电抗器两个超导线圈均开路、两个超导线圈一开路一短路、两个超导线圈均短路三种工作状态的原理特性及优缺点分别作了详细研究,并结合材料特性和设计工艺进行了相关分析。     

超导技术在能源和电工领域应用的研究现状 (下)

七、超导电感储能在超导态时超导电感线圈的电阻为零,线圈中储存的能量就可以长期无损耗的保存下去。利用超导电感储能装置,平时可以将电能储藏起来,在需要时可以以脉冲方式很快释放出来,也可以平稳地逐步释放出来。超导电感储能装置可以用于核物理实验、受控热核反应和激光装置等作为脉冲电源。大型超导储能装置可以在电力系统中用作负荷调平和提高电力系统的稳定性。     

世界最大容量交流电用边导线圈开发成功

据日本《日经产业新闻》报导:日本电力中央研究所与东芝公司合作,成功地开发出交流电用的世界最大容量(500千伏安)的超导线圈。这一超导线圈,大大超过了法国阿尔斯通公司去年10月创造的100千伏安的世界纪录。电力中央研究所评价说:“超导线圈耗电量极少,即使包括用于维持超低温的电力损耗在内,效率也很好。这使超导发电机和超导变压器等电力设备,朝实用化迈进了一步。”将超导技术应用于电力,关键是开发能通大电流的超导线圈。这次,电力中央研究所将约1.5万     

电工电能信息

三菱电机的超导磁体据日刊《低温工学》1986年11月增刊报道,日本三菱电机株式会社在超导磁体、超导材料、超低温冷却系统等涉及超导技术的许多方面作了开发研究,迄今为止已在核聚变、高能物理、磁浮铁道、超导电机、医疗及电子应用等的超导技术研究上取得进展。     

用于超导储能系统的电流调节器试验研究

为实现超导线圈和电网之间的快速双向转换,设计了一种由电压型变换单元、高频变压器单元、电流型变换单元3部分构成的电流调节器.该电流调节器通过控制它和电压型换流器连接处的电容电压值来调节超导磁体充放电的方向,并采用双极性控制.最后给出了1台600W的电流调节器样机的试验结果,试验结果表明,该电流调节器可以满足超导储能系统的需要.