基于超导磁储能装置的MMC-HVDC系统直流振荡抑制方法

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统中的功率控制换流站对外呈现负阻性,降低了系统阻尼,使系统产生直流振荡甚至导致系统失稳。通过直流侧并联超导磁储能装置抑制系统功率振荡,以解决MMC-HVDC系统向恒定功率负载供电所导致的弱阻尼问题。建立了双端MMC-HVDC系统的小信号模型,通过小信号稳定性分析方法研究了影响MMC-HVDC系统稳定性的主要因素,并且验证了所提直流振荡抑制方法的有效性。在MATLAB/Simulink中搭建了双端MMC-HVDC系统模型,并与改变控制器的功率阻尼控制策略进行时域仿真对比,结果证明了所提控制策略能有效抑制系统振荡,提高系统稳定性。     

旋转超导电机发展现状

大容量旋转超导电机在风力发电、舰船驱动等低速直驱应用领域具有广阔的应用前景。依据是否采用低温耦合传输装置实现低温冷却介质的传输和励磁功率的输入,将旋转超导电机分为动态密封和静态密封超导电机两类。分析了动态密封超导电机的常用定子、转子结构形式及其优缺点。针对静态密封超导电机,以转子分段式磁通切换结构、场调制双定子结构、单体励磁分极式结构等典型拓扑为例,揭示了其能够实现冷却系统静态密封形式的本质原因。最后,对两类超导电机面临的超导励磁绕组失超这一共性问题进行了探讨,从电机本体结构层面,给出了静态密封超导电机抑制电枢反应磁场对超导线圈影响的策略和方法。     

基于MgB2高温超导材料的吉瓦级远程直流输电研究

本文主要探究以具有成本效益和环保特性的新型高温超导材料(MgB_2)作为直流输电电缆,以液氢作为冷却剂,实现吉瓦级远程直流输电的可能性。首先分析超导直流输电的必要性及其优势,说明超导直流输电的基本模型,然后介绍MgB_2超导电缆和液氢制冷系统,接着阐述基于十二脉动换流器的直流输电控制策略。最后使用PSCAD软件完成超导直流输电系统仿真,在相同传输条件下进行MgB_2高温超导电缆和传统电缆的线路功率损耗比较,证明了超导直流输电系统具有线路损耗低,容量不受限制的优点,为MgB_2高温超导材料在超导直流输电领域的开发设计提供初步依据。     

超导电力装置规模化应用中的基础性理论和技术课题

超导装置在电力系统中的有效应用可以大幅度提高输配电线路的输送容量,改善电能的质量,降低电网的损耗,减少电力设备占地和环境污染。国内外研究单位开展了大量的研究开发工作,研制出各类超导电力装置并挂网示范运行。本文在现有超导电力装置研究的基础上,分析超导装置引入电力系统后带来的一系列基础理论和技术问题,分别从装置层面、运行层面及系统层面具体分析并概要性地总结研究思路,以解决超导装置与电力系统的相互配合问题,促进超导装置在电力系统中的工程化应用的进程。     

高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。     

多层流延坯片的叠层工艺研究进展

流延坯片的叠层是多层陶瓷技术中最为重要的工艺之一。叠层工艺直接影响到电子器件三维结构(如通道、腔室及隔膜等)的质量。对叠层工艺如热压法叠层及其改进型技术、粘合基叠层、溶剂基叠层等进行综述,并对各种叠层方法的特点、研究进展及应用进行叙述。     

高临界电流密度、低损耗Cu5Ni基NbTi线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2.25T/s的高速脉冲条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流和较低的损耗。针对项目需求,本文设计及制备了两种新型结构的NbTi/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝直径均小于5 μm。系统研究了两种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T、4.2 K)为2902 A/mm_²,Qh(4.2 K,± 3T)为34.2 mJ/cm_³ 的千米级NbTi/Cu5Ni超导长线,并可实现批量化生产,为重离子装置的研制提供材料基础。     

Control strategy optimization for energy efficiency and harmonic mitigation in multi-series converters

To provide electrical power for the Research System of Superconducting Magnets (RSSMs) including the background field superconducting magnet and the tested superconducting objects, the high power phase-controlled converter will be used to develop the power supply system. However, because of its inner nonlinear feature, the current harmonics and the reactive power are injected into the AC power supply system. To improve the quality of the power supply system for RSSMs, an improved synchronous control strategy is suggested for the superconducting magnet power supply system, which comprises four series-connected six-pulse converters fed by a phase-shifting transformer, respectively. According to the proposed control strategy, the basic unit is two 12-pulse converters and the control method will be changed in terms of load fluctuations which are represented by the per unit value of converter output voltage. As a result, harmonic is greatly reduced but the power factor is also high.     

Research and Development of Superconducting Magnet for Fusion Power

This paper describes mainly technological achievment of superconducting magnet for fusion power for the latest 10 years in Japan. The magnet development had been devoted to tokamak Fusion Experimental Reactor (FER). The major results obtained up to now are as follows.

In toroidal coil program, 12 T field generation, which is requested in a reactor toroidal coil, was realized with 6 kA multifilamentary Nb3Sn conductor in 1 m bore. For scaling-up of toroidal coil, half size coils of FER, LCT coils were tested up to 9 T.

In poloidal coil program, Demo Poloidal Coil project is now under way and coil testing will be started in spring of 1989. The stored energy of this coil is around 40 MJ.

In cryogenic technology program, fabrication and operation of large helium refrigerator technology were well established. A supercritical helium pump of 500 g/s was tested for forced flow coil.