中心镁扩散法制备MgB2的性能及实用化研究进展

MgB₂具有较高的临界转变温度(39 K)、质量轻、原料成本低且不存在晶界弱连接等优点,在制冷机工作温度(10～20 K)、较低磁场(1～2 T)条件下的超导磁体中有着广泛的应用前景。针对MgB₂线材在磁共振成像(MRI)的潜在应用背景,研究和开发高性能、高电磁稳定性的MgB₂线材制备技术,是推动其发展和应用的关键。中心镁扩散(IMD)工艺可以制备高致密度、高临界电流密度的MgB₂线材,已成为MgB₂线材制备技术的一个重要研究领域。简要介绍了IMD工艺制备MgB₂线材的主要特点及发展历程,并从原料粉、化学掺杂、包套材料、热处理条件4个方面详细分析了影响线材性能的主要因素。同时概述了近年来IMD-MgB₂的实用化研究进展,主要包括多芯线和长线的制备、力学性能、超导连接及卢瑟福电缆等。针对目前存在的主要问题,分析了IMD-MgB₂的发展方向及其应用前景。     

液氮球磨Al-Zn-Mg-Cu合金纳米晶粉末的室温稳定性研究

用液氮球磨技术制备了纳米晶Al-10.0%Zn-3.0%Mg-1.8%Cu(质量分数)合金粉末.用X射线衍射、透射电子显微镜,以及差示扫描量热分析等方法对液氮球磨后粉末在室温条件下纳米晶粒组织的稳定性进行了研究.结果表明,Al-Zn-Mg-Cu合金球磨粉末平均晶粒尺寸34 nm.但是晶粒组织并非都是完全均匀细化的大角度纳米晶粒,主要是由较大的亚微米大角度晶粒和十几纳米的亚晶组成.该球磨粉末在室温下放置2年后,原来存在的细小亚晶消失,而亚微米级的大角度晶粒得到了保持.材料中亚晶的不稳定和大角度晶粒相对稳定的原因,是材料在球磨过程中引入的大量微观应变与氮、氧化物粒子在晶界的Zener钉扎的综合作用的结果.     

基于EVSS-LMS算法的三相幅相锁相系统

传统硬件锁相环无谐波畸变抑制能力且只能跟踪单相电压相位,无法有效提取三相正序分量相位的信息。文中为了适应三相电网的数学模型,将传统的变步长最小均方根算法从单输出系统扩展到多输出系统,提出一种三相幅相锁相系统。该系统根据电网电压谐波含量可自适应地调整步长值,从而实现了对谐波干扰有较好的抑制能力;同时,在电压突变等异常情况,对步长值进行重置,提高了对异常情况的处理速度,从而对于电压暂降等场合具有较快的响应速度。实验结果表明,该幅相锁相系统不仅具有较好的谐波和三相不平衡适应能力,而且能近乎无延迟地反映三相系统正序电压分量幅值和相位的变化,可广泛运用于与三相电网相连的电力电子装置。     

具有故障限流功能的串联型超导储能系统

串联型超导储能系统(SSMES)是一种串联于配电系统的新型超导储能系统.文中研究了应用于变电站的具有故障限流功能的SSMES.基于有源注入电压的原理,SSMES不仅可以补偿电压以提高电能质量,同时也可以快速限制故障电流以保护自身以及整个变电站系统.给出了SSMES的结构,分析了它的原理,并提出了一种用于SSMES的统一控制算法,它既可以使得SSMES向系统注入同相电压进行电压凹陷补偿,也可以使得SSMES向系统注入反向电压进行故障限流.实验结果验证了SSMES的有效性.     

超导无线电能传输技术

近年来,无线电能传输技术已成为了热点技术。与传统电能传输方式相比,无线电能传输更为方便、安全,并已被应用于多个领域。由于无线电能传输效率取决于发射与接收线圈本身的电阻,线圈电阻越小,传输效率越高。超导体所具有的直流零电阻、交流低损耗的特性,使得超导材料用于无线电能传输具有显著的效率优势。介绍了超导无线电能传输技术的研究现状,中国科学院应用超导重点实验室关于超导无线电能传输方面已经开展和正在进行的研究工作,指出了超导无线电能传输技术潜在的应用前景。     

高温超导变压器关键技术

由于超导材料的无阻载流特性,其在超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导储能、超导电机等超导电力装置中的应用引起人们极大兴趣。其中超导变压器具有体积小、重量轻、损耗低、无火灾隐患、无环境污染和低漏抗等特点。简要介绍了高温超导变压器基本结构,重点介绍了变压器研发过程中的关键技术问题,包括液氮和气氮低温绝缘特性、超导绕组损耗分析、电流引线设计、非金属低温容器设计等,为高温超导变压器的研发提供有用的参考。     

高温超导变压器研发进展综述

与传统常规变压器相比,超导变压器具有很多优势,如体积小、重量轻、损耗低、无污染火灾隐患等。近十几年来,随着高温超导线材取得重要的研究进展,国际上相继开展了高温超导变压器的研发,已有三台样机成功地完成了挂网试验。简要介绍了近年来国内外高温超导变压器（包括电力变压器和机车变压器）的研发情况以及近期几个基于第二代高温超导线材的高温超导变压器项目,并指出随着高温超导线材的技术发展,限流变压器的研究值得关注。     

超导限流储能系统的建模与优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)是将超导储能系统与桥路型超导限流器集成起来实现的，二者共用一个超导磁体。文中分析了SFCL-MES的集成建模与优化的原理。根据SFCL-MES的限流集成原理，提出了它的限流集成模型。基于SFCL-MES在故障限流时的动态拓扑分析，建立了它的动态数学模型。在此基础上，根据不同的优化目标，建立了相应的优化模型，并对优化结果进行了比较分析。最后对于SFCL-MES集成后可以减小超导磁体容量的原理进行了讨论。     

高温超导直流电缆最大冷却长度的影响因素

明确决定高温超导直流电缆最大制冷距离的因素是进行电缆系统参数配置的基础问题。本文建立了顺流制冷方式下制冷系统的热力学-流体力学物理模型,用解析的方法研究了在电缆及其制冷系统稳态情况下的外部热损耗、流量等因素单个作用时分别对电缆最大制冷长度的影响。结果表明外部热损耗和制冷距离呈负相关关系;仅在一定范围内制冷距离随流量增大而延长;内外流换热效果对制冷距离影响不大;在一定流量下增大壁面粗糙度会减小制冷距离且流量越大粗糙度的增加对制冷长度的减小效果越明显;一定范围内增大内杜瓦管半径能延长制冷距离。本文对结果产生的原因做了解释并指出了结论对工程实践的意义,本文的分析方法和结论对于长距离应用的高温超导直流电缆系统配置有参考价值。