超导电力技术应用前景分析

过去几年来,实用高温超导材料制备技术取得了重大的进展。Bi-系统高温超导带材已经实现批量化生产,第二代高温超导带材（YBCO涂层导体）也取得了重要的进展。与此同时,超导电力技术在研究开发也进展迅速,超导储能系统已经有产品出售,高温超导限流器,高温超导电缆,高温超导变压器高温超导电机都相继进入示范试验运行阶段。我国电力工业发展迅速,电网规模日益扩大,对电能质量,供电可靠性和安全性提出了更高的要求,超导电力技术符合我国电力工业发展的需要,近期内,结合电力电子技术和超导技术的优势,超导限流器和超导储能技术将首先实现产业化,但是,超导电力技术能否走向大规模应用还有赖于在以下两个方面取得突破：一是制备低成本,低损耗,机械性能良好的高温超导线材;二是提高低温系统和制冷系统的长期运行可靠性,降低其造价和维护运行费用。     

高温超导带材临界电流和n值指数非接触测量技术

近十几年来,随着高温超导材料制备技术日益成熟,实用长度Bi系和Y系高温超导线材已经实现了商业化生产,在高温超导电力技术领域研发取得了重要进展,相应的各种超导电力装置实现了示范运行,为实现其商业化运行奠定了技术基础.但是,由于高温超导材料本身具有弱连接、晶粒特性、次相、缺陷等内禀特性,实用长度高温超导带材的临界电流和n值指数不可能做到完全相同.高温超导线材的临界电流和n值指数对超导电力装置的安全运行、稳定性、运行效率等具有重要影响,因此临界电流和n值是描述高温超导带材均匀性的2个重要参量,也是衡量实用高温超导带材质量的重要参数指标.重点介绍实用高温超导线材临界电流和n值指数非接触测量技术的技术进展,提出评价实用高温超导带材临界电流和n值指数均匀性的统计分析方法,为高温超导电力装置的设计、运行提供重要参考依据.     

六阶极窄带宽高温超导滤波器的研制

文中研制了一款极窄带宽的六阶高温超导滤波器,成功实现了相对带宽小于1‰的多阶高温超导滤波器的设计与制作.文中给出了极窄带宽高温超导滤波器的等效电路、理论曲线、耦合矩阵、设计过程、模拟仿真结果以及滤波器的物理电路结构,有效解决了极窄带滤波器的设计、材料与加工精度的技术难题,研制的高温超导滤波器使用蒸镀于0.5mm厚度的氧化镁(MgO)基片上的DyBa2Cu3O7双面高温超导薄膜加工制作,滤波器工作频率约为900MHz,相对带宽为0.58‰,滤波器的实际损耗小于0.6dB,带外抑制达到70dB以上,其测试曲线与模拟仿真结果很好的吻合,文中的试验结果标志着多阶高温超导滤波器可以实现的最窄带宽达到了一个新的高度.     

影响多层交流超导电缆电流分布不可忽略的因素-邻近效应

零电阻是超导体的本征特性之一.人们在努力寻求超导材料零电阻特性带来的有利效益时,也要研究其可能导致的一些对我们不利的影响.在由高温超导材料制作的多层交流超导电缆中,由于超导体的零电阻特性而导致邻近效应异常强烈.这种强烈的邻近效应会使电缆中的电流分布变得严重不均匀,对电缆的性能产生负面影响.在这篇文章里,我们将报道多层交流超导电缆中强邻近效应现象及其对电缆层电流分布的影响.也许可以把超导体产生的这种非常强的邻近效应称作＂超强邻近效应＂.认识这一现象也会对涉及交变电流的其他超导应用提供有益的启示.     

高温超导电力应用的低温冷却系统及制冷机

在过去的十多年中,高温超导（HTS）在电力应用的诸多方面,如电力传输电缆、故障限流器、变压器、船舶推进马达、发电机和电感贮能,取得了很大的进展．低温冷却系统是超导电力设备的重要组成部分,对HTS电力应用的成败及产业化发展起重大影响．低温冷却系统的稳定性、成本很大程度上是由制冷机的性能、价格决定的．介绍各种HTS电力应用低温冷却系统的热负荷水平、冷却方式、致冷介质．从制冷量、维护周期、价格、可靠性方面选择了几种适用于HTS电力设备的商用制冷机产品,介绍其工作原理、性能参数、适用场合．未来HTS电力应用对制冷机的要求主要集中在可靠性、效率、价格3方面：可靠性要提高到99．8％,制冷机相对卡诺效率提高30％以上,制冷机在80K温度下制冷成本降低到25美元倒以下．此外,对恒温器、低温管道、流体循环泵也作了简要介绍．     

用红外光谱研究高温超导机理的一些进展

红外光谱是探测固体材料中准粒子激发行为的重要手段。本文将简要介绍近期用红外反射谱研究高温超导机理的一些进展。     

用于下一代移动通信系统上的高温超导滤波器子系统

对研制的高温超导滤波器子系统进行了介绍,它由一个相位自均衡的10阶高温超导滤波器、一个低温专用的低噪声放大器和制冷装置组成,高温超导滤波器的中心频率为1955MHz,相对带宽为0．51％,采用Sonnet仿真,并由双面Tl2Ba2CaCu208超导薄膜制作而成,衬底材料为O．5mm厚的LaAlO3,测试结果表明滤波器的最小插入损耗约为0．16dB,带外抑制好于75dB,下边带陡峭度为27dBMHz^-1,上边带陡峭度为22dBMHz^-1,滤波器子系统的增益为19．3dB,噪声系数为0．8dB,此外,还对高温超导滤波器的群时延失真进行讨论,并介绍了一种设计自均衡线性相位高温超导滤波器的有效方法。     

超导纳米线单光子探测技术进展

超导纳米线单光子探测技术自2001年出现以来,已经成为超导电子学领域的一个热点研究方向.作为一种新型的单光子探测技术,其具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小、计数率高、响应频谱宽、电路简单等优势,综合性能在近红外波段已经明显超越传统的半导体探测技术,成为一种主流的单光子探测技术.本文从应用基础角度出发,对超导纳米线单光子探测器件的材料、器件工艺、性能、系统集成以及前沿应用等进行介绍,并对国际上该领域研究未来的发展趋势进行探讨.     

有机功能材料薄膜与器件

具有光、电、磁物理功能的有机材料的出现促进新思想、新概念、新材料的发展；有机功能材料的电子状态、导电机理以及杂质的影响完全有别于无机金属和半导体，因此，在深入探索结构与功能的关系的基础上，有可能开展分子、聚集态以及器件设计的研究。若与有机化合物的结构多样化，良好的加工性、成膜和成纤性等特点相结合，有可能实现无机电子材料所难兼具的电子行为。进而实现“分子电路”的设想。这里，我们对有机功能材料的基本概念、种类，功能材料薄膜的沉积、器件的构筑，分子电子学和分子器件的概念作了一个较为全面的介绍。     

适用于GSM1800移动通信基站前端的高温超导滤波器和子系统原理样机

研制成功可用于移动通信基站接收机前端的高温超导子系统原理样机. 该子系统以GSM1800移动通信基站系统为应用背景. 它由高温超导滤波器、低噪声放大器、脉冲管制冷机和相关电路组成. 工作频段1710~1785 MHz, 增益18 dB, 工作温度70 K.