【摘 要】
：
强磁场能够打破物质原有的低磁场环境条件,使物质内部发生有序的变化,展现出新特性,是现代物理学、材料学、工程学发展的重要条件之一。强磁场装置的核心部件可采用超导导线绕制的高场磁体,其稳态载流能力决定着磁场上限,直接关系到装置的工作性能。相较于低温超导导线,高温超导导线具有载流能力强、上临界磁场高等优势,结合无绝缘绕磁体技术能够有效提升高温超导磁体的热稳定性。本文基于无绝缘磁体电磁仿真模型,耦合高温超
【基金项目】
：
国家重点研发计划资助（编号:2018YFA0704303）；
论文部分内容阅读
强磁场能够打破物质原有的低磁场环境条件,使物质内部发生有序的变化,展现出新特性,是现代物理学、材料学、工程学发展的重要条件之一。强磁场装置的核心部件可采用超导导线绕制的高场磁体,其稳态载流能力决定着磁场上限,直接关系到装置的工作性能。相较于低温超导导线,高温超导导线具有载流能力强、上临界磁场高等优势,结合无绝缘绕磁体技术能够有效提升高温超导磁体的热稳定性。本文基于无绝缘磁体电磁仿真模型,耦合高温超导带材临界电流-温度曲线,实现了无绝缘磁体的电磁热耦合分析,并与等值电路法的计算结果进行对比验证。考虑无绝缘内插磁体背场励磁过程,建立高场内插磁体电磁热耦合分析模型。论文主要工作如下:（1）针对等值电路法多物理场耦合困难的问题,提出了基于坐标旋转法的2D轴对称有限元电磁热耦合分析方法。从计算速度、模型收敛性、计算资源占用率等方面,对比了等值电路模型、2D模型以及3D模型在无绝缘磁体电磁热耦合建模上的特点,验证了2D轴对称模型在保证计算精确的情况下能够有效提升计算速度,降低计算资源占用率。（2）分析了无绝缘磁体励磁电流上升速率与其电磁参数的关系。讨论了过电流大小对无绝缘线圈工作状态的影响,从电流分布角度解释了无绝缘线圈具有过电流运行能力的原因。根据电流分布和功率分布计算结果,确定了动态过程中无绝缘线圈损耗的主要来源。通过对比等值电路模型与2D轴对称模型的计算结果,验证了模型的准确性。（3）针对现有无绝缘磁体仿真模型分析高场内插磁体时容易发生不收敛、计算错误等问题,提出了适用于高场内插无绝缘磁体的电磁热耦合分析模型。在背场磁体励磁过程中,模拟“场内冷却”,解决了仿真中的永续环流问题。完成了中心磁场达到13T高场内插磁体电磁与支撑结构设计,并对其进行了热稳定性与机械稳定性校验。研究了动态过程中高场内插磁体各单饼线圈电流分布情况,得出了电流分布规律。研究了背景磁场波动时内插线圈的温度响应,验证了无绝缘磁体的高热稳定性。
其他文献
相对旋转永磁电机抽油机系统,圆筒型永磁直线同步电机（Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,TPMLSM）抽油系统可以省去中间传动环节和抽油杆,具有系统传动效率高,结构紧凑等优点。然而,因油井恶劣环境对位置传感器信号的干扰,TPMLSM的位置信息很难准确获得,进而恶化电机驱动性能。为解决上述问题,本文深入研究了TPMLSM无位置传感器控制
双三相永磁同步电机近些年来受到了广泛研究,本文针对双三相永磁同步电机驱动系统,对电流环控制策略的改进和故障下的容错运行等方面进行研究。针对双三相永磁同步电机控制系统中基波平面电流环进行改善,提出一种改进无差拍电流控制策略。设计扩张状态观测器对电机模型参数失配误差以及外部扰动视作系统总扰动并进行观测和补偿,改进的无差拍电流预测控制减小了对电机模型的依赖性,同时增强了算法的抗扰动性和鲁棒性。针对双三相
无刷双馈感应发电机（Brushless Doubly-Fed Induction Generator,BDFIG）具有无刷和变流器容量小的优势,在可再生能源发电领域有着广阔的应用前景,尤其在直流发电系统中具备定子频率可灵活调节的突出优势。然而,当前BDFIG的效率偏低,对控制策略进行改进以提升其效率具有重要意义。本文以无刷双馈直流发电系统为对象,研究了效率优化控制（Efficiency Optim
二极管钳位三电平逆变器是多电平逆变器的基础拓扑,具有电压等级高、容量大、输出波形质量好的特点,在光伏和风力发电、电动汽车等领域有广泛前景。但是,三电平逆变器输出波形质量也受到死区的插入的影响:由于电力电子开关管的开通关断过程并非瞬时完成,为避免桥臂直通损坏电路,需要在开关序列中插入死区。死区时的电路输出与期望的输出存在差距,死区的插入会提高输出波形的总谐波失真、降低直流电压利用率。本文的研究主要关
圆筒型永磁直线同步电机（Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,TPMLSM）具有推力密度高、效率高、过载能力强等特点,在国防、医疗、工农业和日常生活等领域都具有广阔的应用前景。然而,在车辆悬架系统等复杂的应用场景中,系统参数变化和外部扰动等干扰会严重降低电机驱动系统的可靠性和控制性能。本文以提高复杂运行工况下TPMLSM系统的控制性能为
半导体异质结中的二维电子气具有高浓度、高电子迁移率的特点,其集体振荡行为（二维等离子体）可用于实现紧凑、室温工作、可调谐、灵敏度高的THz探测器。场效应晶体管为此类探测器的代表,其沟道中二维等离子体的振荡频率可通过栅极尺寸或偏置电压调节,对于亚微米长度的栅极,等离子体频率处于THz范围,入射THz波在沟道中产生自混频效应,输出响应表现为可测量的源漏两端的直流电压或电流。由于相速度失配,THz波和二
电机作为工业领域最大的电能转换设备,随着能源危机和环境污染的日益加剧,节能降耗的需求愈发迫切。高效电机的研发与应用是提高能源利用率、推进“双碳”计划的重要举措。永磁辅助同步磁阻电机具有高效率、无稀土、宽调速范围、高性价比等优点,是传统异步电机的理想替代方案之一。然而,相比于常规交流电机,永磁辅助同步磁阻电机复杂的转子结构使得其设计参数众多、参数间耦合程度高,导致其综合设计和优化难度较大。本文围绕铁
交联聚乙烯电力电缆已广泛应用于10k V的电力系统,其服役性能对输配电系统的安全稳定运行至关重要。在实际运行中,电缆绝缘在各类因素的长期作用下会发生老化,成为影响电力系统安全运行的重要隐患。电缆绝缘检测的现行方法为绝缘电阻测试和交流耐压试验,但仅能离线开展,一般4年开展一次,实时性差。若离线试验间隔中发生电缆绝缘退化,异常工况无法及时获悉,可能演化为更为严重的绝缘击穿事故。目前,围绕绝缘在线监测方
随着能源短缺与低碳经济的矛盾日益凸显,对于能源的高效利用已成为各行各业发展的核心理念。稀土永磁同步电机作为高效节能电机的代表,在双碳战略大背景下迎来新的发展机遇。然而,在日趋复杂的工业环境与不断攀升的成本压力下,传统永磁同步电机控制系统面临着谐波显著上升,效率急剧下降的风险。为此,对永磁同步电机控制系统主要谐波的特征进行分析并寻找相应的抑制方法是工业界亟待解决的难题。在永磁同步电机控制领域,自抗扰
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer,CVT）因其良好的经济性和绝缘性等系列优势,被广泛应用于高压系统中。但长期运行中,CVT的计量误差和内绝缘状态存在着不断劣化的趋势,因此,实时评估CVT的计量误差和内绝缘状态、及时处置异常设备,对电网安全运行具有重要意义。随着大数据技术的进步,基于CVT二次量测数据的计量误差和内绝缘状态在线评估方法以无需停电、实时评估的