高温超导(HTS)同步电机的进展

近几年来,国外已对许多带高温超导线圈绕组的超导电机进行了验证,目前一些项目正进入开发阶段。本文回顾了世界范围内低温超导电机和高温超导电机的历史,用超导励磁线圈绕组代替传统的铜线圈励磁绕组,可以使旋转电机性能更佳、稳定性更高、操作更简单。超导同步电机自1960年代中期开始发展,起初励磁绕组采用低温超导体,由于励磁绕组热裕量小,加之转子冷却系统复杂,故很难产出有市场吸引力的电机。而高温超导体可以提供较大的热裕量,且转子冷却系统大为简化,由此推动了军用和商用高温超导电机的发展。在美国和欧洲,已出现从几千瓦到几兆瓦的高温超导电机的示范机。目前,正开发的大型高转矩船用推进电动机和大型发电机,预计在未来几年内可以商业化。其使用寿命长、体积小、重量轻及效率较高的优势,则刺激了大型高温超导电机的发展。     

SMES及其在电力系统中的应用

ＳＭＥＳ（超导蓄能）是一种高效、快速的蓄能装置,在电力系统中具有广泛的应用前景。全面总结了ＳＭＥＳ在电力系统中的作用,分析了ＳＭＥＳ在使用中的局限性,提出了ＳＭＥＳ今后的研究方向。从已有的ＳＭＥＳ工程实践来看,ＳＭＥＳ在电力系统中能起到很大作用,但受制造工艺水平的限制,目前只有小型ＳＭＥＳ能完全用于电力工业,大型ＳＭＥＳＲ 实用化还有赖于超导技术的进步。     

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。     

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%。     

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。     

超导储能系统的磁屏蔽

以单螺管线圈为基础的超导磁体储能系统由于具有较大的漏磁场,使其应用范围受到了限制。本文比较了磁屏蔽的几种常规方法,提出了适合超导储能磁体的屏蔽方式－多螺管线圈系统,并将多螺管线圈系统和单螺管系统进行了主要性能上的对比,最后指出了多螺管线圈系统实际应用中还需解决的一些问题。     

将超导电线弯曲可增强超导特性

日本东北大学金属材料研究所强磁场超导材料研究中心的淡路智副教授和渡边和雄教授领导的研究小组在全球首次发现，通过反复弯曲强磁场超导磁铁中常用的实用铌三锡（Nb3Sn）超导电线，可大幅提高其超导特性。此次，将铌三锡电线弯曲成线圈形状，以对此现象进行确认，结果显示上述方法可用于实用超导设备。这一结果将使采用铌三锡超导电线的设备进一步实现高性能化和低成本化。[第一段]     

超导限流器短路实验的平台搭建及实验项目的实现

介绍了超导限流器短路实验平台的搭建过程及其工作方式与原理,并给出实验数据从下位机DSP采集到上位机VB程序调用的过程。进行了二硼化镁超导限流器在液氮条件下的短路实验,实验结果表明该平台能正确反映大电流发生器两侧电压以及超导线圈电流,并有效测量超导线圈的温度变化,为后续液氦条件下的实验打下了基础。     

八十年代超导应用的进展（一）

本文简述了80年代超导应用的进展,包括国家大型计划、超导应用产业、电力工频应用及高临界温度超导体几个方面。     

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。