基于液态金属的高热流密度电力设备冷却实验研究

大功率电力设备的冷却方式成为制约电力设备集约化紧凑性的重要因素。常规水冷技术难以应对具有高热流密度的工况条件,而新兴的液态金属冷却技术具有解决该难题的潜力。为此,本文建立了基于液态金属的高热流密度电力设备冷却实验平台。在该平台基础上,开展了液态金属和水的对流换热系数和热导率对比实验。实验表明,在相同工况条件下,以液态金属替代水作为冷却介质,系统热阻可由0.033K/W降低至0.019K/W;若进一步以液态金属替代传统导热膏作为界面材料,则散热系统热阻可降低至0.014K/W。     

液氮下杂化薄膜材料的直流击穿性能研究

对纯聚酰亚胺薄膜Dupont 100HN、杂化聚酰亚胺薄膜Dupont 100CR、纯诺梅克斯纤维纸Dupont Nomex T410、杂化诺梅克斯纤维纸Dupont Nomex T418、聚酰亚胺薄膜Dupont150FN019(由纯聚酰亚胺薄膜100HN和铁氟龙构成分层结构的薄膜)及聚酰亚胺薄膜150FCR019(由杂化聚酰亚胺薄膜100CR和铁氟龙构成分层结构的薄膜)在液氮下进行直流击穿测试,并对非杂化薄膜和杂化薄膜的直流击穿性能进行比较。结果显示杂化薄膜直流击穿场强高于非杂化薄膜材料,并对非杂化薄膜和杂化薄膜击穿的差异性进行了分析。     

耐低温绝缘导热环氧树脂基复合材料研究进展

综述了近年来耐低温绝缘导热环氧树脂基复合材料的研究进展,重点对耐低温环氧树脂基体及其复合材料的制备方法和低温力学性能,以及树脂结构与无机填料对复合材料的绝缘导热性能的影响规律进行了分析与总结,展望了耐低温绝缘导热环氧树脂基复合材料的应用发展前景。     

一种新型单级PFC研究

提出了一种新型单级功率因数校正AC/DC变换器,给出了电路的拓扑结构,分析研究了这种变换器的各种工作模式.实验结果表明,这种变换器具有电路拓扑简单,功率密度高,功率因数高,成本低等优点.     

储能技术在电力系统中的应用

基于大规模电力储能技术的研究和应用现状,从需求、技术和经济的角度出发,考虑到我国能源的区域性特征、“西电东送、南北互供、全国联网”格局和国家中长期发展战略,探讨了电力储能技术发展的趋势。“十一五”期间国家电网公司将立足研发100 kW级全钒液流电池、MW级钠流电池和MJ级容量液氮温区运行超导储能系统,加快建设10 GW级抽水蓄能混合式电站,以优化电网配置、加强调节和输变电能力、解决跨区域供需矛盾、确保电网安全可靠运行,并满足人们对电能质量的要求和可再生能源发展的需要。     

应用第2代高温超导体的冷绝缘超导电缆输电导体层间均流技术

冷绝缘高温超导电缆的导电层一般设计为多层结构以满足大电流载流特性,但伴随层数的增加,超导体上的集肤效应会引起电缆输电导体各层电流分布不均匀的问题,从而造成电缆损耗增加和传输性能下降。采用基于动态惯性权重因子的粒子群优化算法,提出了电缆导体层电流层间均流优化的设计方法。应用第2代高温超导材料钇钡铜氧涂层导体,通过建立超导电缆的等效电路模型,考虑电场、磁场等约束因素,对一根1km长,110kV/3kA等级的冷绝缘高温超导电缆进行优化设计,获得了电缆本体结构参数及输电导体层和屏蔽层的电流分布。比较优化前后层电流的结果可知,优化后超导电缆各导体层电流与平均电流相比最大不平衡率小于3.5%,各屏蔽层电流达到均布,较好地实现了电缆各导体层电流均匀分布的优化目标。最后,超导模型样缆载流特性实验也验证了优化设计方法的有效性。     

基于混合高温超导储能系统的电网动态功率补偿策略与试验

为实现高温超导储能系统(SMES)对电网功率波动的动态补偿,采用第1代铋系和第2代钇钡铜氧高温超导材料,设计并构建了过冷液氮温区运行、千焦级容量的混合高温超导储能系统。应用数字信号处理器和微控制器的双处理器形式,设计了LCL滤波的电压型SMES变流器的功率控制系统电路,基于空间矢量脉冲调制法(SVPWM),提出了SMES变流器对系统功率补偿的控制方法,并进行控制软件编程,实现对并网侧功率的动态监测和补偿策略的实时计算。最后应用SMES在一条200km输电线路上进行并网动模试验,针对电网负荷变化产生的功率波动状态,实现了毫秒级内对电力系统的快速功率输出和波动抑制,验证了超导储能系统对电网瞬时功率补偿策略和功率补偿变流装置的有效性。     

YBCO高温超导磁体线圈的设计与优化

基于YBCO涂层导体的临界电流特性,采用有限元数值计算法设计了一个螺管型结构的混合带材高温超导磁体线圈。根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场分量在线圈中的位置分布。为了进一步提高磁体的工作电流和储能量大小,在考虑到磁场分量最不利点位置分布的情况下,对涂层导体磁体的结构和形状进行了优化,其结果对涂层导体超导电力装置的设计和构造具有一定的指导意义。     

空调发电车燃油系统管路结构工艺优化

结合空调发电车燃油系统结构,针对现有燃油系统中车上油箱内憋气、泵油、排油慢等问题,提出优化燃油管路连接结构的方案,并进行试验验证,优化后相关成本未增加、同时安全性能得到提高,有效解决了燃油系统中存在的问题。     

经复合树脂浸渍的超导磁体应力应变分析

采用复合树脂浸渍是提高超导储能磁体机械稳定性的有效手段之一,但是固化工艺条件会产生机械热应力,经复合树脂浸渍的超导磁体在预冷过程和通电运行过程中也会产生机械热应力或电磁力。为了分析储能磁体受力情况,本文通过COMSOL有限元软件建立储能磁体模型,研究磁体绕制过程中热应力和运行过程中电磁力对磁体结构应力应变的影响。结果表明,浸渍固化工艺过程中超导带材最大形变为0.23%,热应力没有对超导带材造成不可承受的损伤;在低温预冷过程中复合树脂最大形变2%,可为超导线圈提供一定预应力;在电磁力与热应力耦合作用过程中,超导带材最大形变0.017%,超导磁体的力学稳定性没有被破坏。