微型超导磁体的场型分布及其结构优化

分析了超导储能系统中不同线圈结构的磁场分布特点,在比较各种磁体类型边缘漏磁场大小的基础上,提出了对线圈结构的两种优化方法：一种是在保持储能不变的情况下最大程度地减小磁体系统的体积;另一种是在综合考虑漏磁和储能的前提下进行结构参数优化。     

35 kJ YBCO单螺管型超导储能磁体的多目标优化

优化设计超导磁体,不仅可以从技术上保证超导磁储能系统运行的安全和可靠性,而且能够最大限度地降低制造成本.利用模拟退火算法优化在一定条件下的单螺管储能磁体的基本参数（长、外径、内径等）,得出最优设计方案.在ANSYS中对超导储能磁体进行模拟仿真实验,结果验证了优化设计的优越性.     

超导储能混合磁体的失超检测

针对超导储能混合磁体的特点,设计了一套用于超导储能混合磁体的失超检测与保护系统。系统采用数字失超捡测方法,利用高性能的数字采集卡NI-6224．快速可靠的检测到磁体失超;并通过卸能电阻可变的卸能回路实现磁体的失超保护,极大地加速了磁体电流的衰减．提高了移能效率．减小失超区的温升。     

制冷机直接冷却高温超导磁体的实验研究

利用5W／20K GM制冷机对高温超导磁体(HTS-SMES)进行了直接冷却实验研究，HTS磁体用Bi-2223带材绕制，内径72mm，外径112mm，高110mm,高温超导磁体经过16h冷却，达到25．4K低温温度.磁体轴向温差为2．8K，径向温差小于1K．实验表明，设计的高温超导磁体直接冷却结构和实验装置是可行的,为高温超导磁储能磁体直接冷却取得了理论分析依据和买验数据.     

舰船电力系统用1 MJ高温超导储能磁体设计研究

介绍了舰船电力系统用的1MJ螺管型高温超导储能磁体的设计优化步骤，给出了用Bi-2223超导带进行1 MJ磁体线圈的设计和优化结果，分析了高温超导体的各向异性对磁体临界电流的影响，讨论了储能容量一定的多螺管磁体系统在漏磁、储能密度和所需超导线材方面的变化。     

超导磁储能装置抑制风电并网功率波动的探索

为减小随机波动性的风电对电网产生的冲击,采用储能装置平抑功率波动,通过快速补偿或吸收不平衡功率,提高风能的利用率.超导磁储能装置响应速度快、能量密度大,将超导磁储能应用于风电厂出口处,并在MATLAB中对超导磁储能装置平抑风电并网功率波动的系统进行仿真验证,结果表明,超导磁储能技术对风电并网产生的功率波动有抑制作用.     

氧化钇钡铜(YBCO)高温超导带材在超导储能装置的应用

高温超导磁储能系统具有功率密度大、响应快和寿命长等优势,在新能源电网和新能源电动船舶等领域具有潜在的应用前景.二代高温超导带材具有优越的载流能力、较高的工作温度以及相对较低的制备成本,在超导储能装置得领域到了广泛应用.对氧化钇钡铜(YBCO)高温超导带材特性介绍的基础上,分析储能装置对其的性能要求,阐述一代高温超导储能磁体研究现状,并结合10 MJ储能磁体的设计进行具体案例分析.     

2.5MJ单螺管型超导储能磁体的主动屏蔽研究

单螺管型超导储能磁体周围的杂散磁场随着其储能量的增加而急剧增长.对杂散磁场进行屏蔽是保护外围仪器设备和工作人员人身安全的必要手段.对储能量为2.5 MJ的单螺管磁体的杂散磁场进行了仿真分析与主动屏蔽.分析了同轴串联式与单圈嵌套式屏蔽方式的磁体结构、屏蔽原理和屏蔽效果,并从线材用量、安全距离以及屏蔽效果等方面进行了对比分析.     

基于虚拟磁链的超导储能装置直接功率控制策略

在超导储能装置中采用虚拟磁链估算法计算瞬时功率,以消除采样干扰.并将直接功率控制技术(DPC)应用到超导储能系统中,得出了新的开关矢量表.将这两种方法结合使用,得到了一种能够改善超导储能装置的响应速度,提高系统的稳定性的控制策略.实验结果表明,该方法具有良好的控制性能,适用于电压型超导储能装置.     

聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导体磁悬浮力的影响

通过对单畴GdBCO超导体和组合磁体在液氮温度、零场冷、轴对称情况下磁悬浮力的测量,研究了组合磁体中间聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响.实验结果表明,当组合磁体中间材料为环氧树脂(无聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.16N,然后又减小到11.1N,磁悬浮力最大值(12.16N)是在聚磁极宽度为8mm时获得;当组合磁体中间材料为铁(聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.4N,然后又减小到11.7N,磁悬浮力最大值(12.4N)是聚磁极宽度为6mm时获得;此外,在聚磁极宽度变化范围内,聚磁材料为铁时的最大磁悬浮力明显大于环氧树脂片(无聚磁性)时的最大磁悬浮力.这些结果说明,只有通过科学合理地设计磁体组合及其聚磁材料和宽度,才能获得较高的磁场强度,有效地提高超导磁悬浮力特性.     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.     

BEPCII超导螺线管磁体及低温系统热负荷分析

采用三维有限元和有限体积软件对北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCII)超导螺线管磁体(SSM)及低温冷却系统的主要设备进行了热负荷计算及分析.计算结果表明,在现有设计结构下,SSM超导磁体工作温度在4.5 K左右,满足性能要求;磁体及低温系统的总热负荷约120 W,同时还需要0.4 g/s的冷氦流冷却电流引线.从热负荷分布分析,由于磁体结构尺寸大,热辐射漏热为主要漏热;传输管线漏热占系统总漏热的10 %左右.计算结果为超导磁体低温系统的设计和进一步优化提供了依据.     

高效永磁调速器的损耗计算与分析

针对高效永磁调速器各部件的电磁损耗相关问题,以一台1 MW高效永磁调速器为例,基于对损耗的理论分析和涡流场理论,建立了运动涡流场的三维有限元分析模型.利用时步有限元法,对1 MW高效永磁调速器的铜盘损耗、永磁体涡流损耗以及永磁体背衬钢盘对转矩的影响进行了详细的分析与计算.通过对1 MW高效永磁调速器的实验分析和有限元仿真,验证了分析与计算的正确性和规律的实用性.最后深入分析了分段永磁体对永磁体涡流损耗的影响,为永磁调速器的效率分析、散热设计以及损耗优化提供了理论依据.     

超导储能装置提高电力系统暂态稳定性的研究

为研究超导储能 (SMES)装置提高电力系统暂态稳定性的作用 ,从超导储能系统的运行机理出发 ,建立了超导储能的单桥系统和双桥系统数学模型 ,并实现了有功控制和有功无功综合控制的各种控制策略。在单机无穷大和多机系统上的计算机仿真表明 ,超导储能装置能有效地提高电力系统的暂态稳定性。论文研究了控制方式对暂态稳定性的影响 ,对影响其效果的多种因素 ,如安装地点等 ,也进行了比较详细的研究。     

西北地区太阳能采暖系统储热水箱热损失试验研究

以西北新农村117.07 m²的单体建筑太阳能采暖系统为研究对象,以12月15日为例,得出储热水箱热损失主要发生在自然冷却阶段,当日储热水箱的总热损系数为5.68 W/℃,总热量损失为9.49 MJ.再选取其余11个典型日的试验数据对储热水箱总热损系数和总热损失各影响因素进行拟合,储热水箱总热损失由于受到环境温度和室外风速的影响,储热水箱的温度也随之变化.研究结果表明:平均环境温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.067 MJ;室外风速每增加1 m/s,储热水箱总热损失增加0.042 MJ;储热水箱平均温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.068 MJ;储热水箱温度变化幅度每增加1 ℃,储热水箱总热损失增加1.641 MJ.针对储热水箱热损失分析及室内热环境现状,提出将储热水箱置于室内以增强储热水箱储热能力和改善建筑室内舒适度.     

带相变储能的太阳能热水系统分析

提出相变材料(PCM)+水的太阳能联合储能方案,将其应用于24 h供热水的传统太阳能加电辅热热水系统中,建立PCM+水联合储能的数学模型。将该系统应用于昆明地区的情况进行全年模拟分析,对比有无PCM时储热水箱中水温的变化、热损失及电辅热耗电量。结果表明PCM联合储能的热水系统,储热水箱中水温波动小;即加入PCM联合储能对水箱中水温有"削峰填谷"的作用,热损失和电辅热耗电量均减小,全年节电率达17.7%。分析了相变温度与PCM体积比(PCM体积与水体积之比)对水箱储能性能的影响,给出了水箱储热性能随相变温度和相PCM体积比变化的规律及其选取范围。     

超声变幅杆振动温升及其对振动稳定性的影响

在变幅杆振动中,变幅杆的自身阻尼特性以及与螺栓/工具头的耦合会导致明显温升.为研究该温升特性并探讨其对变幅杆振动稳定性的影响,采用数值模拟得到了纵振变幅杆的总功耗密度和温度分布;通过红外热成像测试对变幅杆理论温升进行了验证,并分析了不同材料的螺栓与工具头连接对温升的影响.结合数值模态分析与实验分析,进一步探讨了温升对变幅杆谐振频率与振幅的影响规律.结果表明,变幅杆连续运行时温升趋于平衡,该平衡点取决于螺栓材料、变幅杆材料和环境因素.对于低阻尼TC4钛合金变幅杆,螺栓处能量损耗为主要热源,其中45钢螺栓发热量占97.7%,而采用TC4钛合金螺栓和TU2紫铜工具头可显著减小温升.同时发现,变幅杆谐振频率与温升成线性负相关,振幅因温升有所降低,二者均稳定在平衡温度点.     

基于超导磁储能的变速恒频风力发电机励磁系统

提出了一种新的基于超导磁储能系统的变速恒频风力发电机励磁系统,通过斩波器把超导磁体引入到双馈感应发电机(DFIG)的励磁系统中。利用超导磁体的高效储能和快速响应特性,在DFIG变速恒频运行过程中,超导磁体可以根据不同的控制目标对系统进行功率补偿,有效地提高DFIG并网风力发电系统的运行性能,提高系统运行的稳定性。在MatlabSimulink环境下,通过仿真分析验证了该系统的基本运行特性,仿真结果说明该系统有良好的动态响应特性。