隨著新能源的接入與智能電網(wǎng)的發(fā)展,影響電能質(zhì)量的因素不斷增加。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效的平衡電力系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng),維持電壓和頻率的穩(wěn)定性,并且能夠減少電力系統(tǒng)的低頻振蕩,因此將其應(yīng)用在電網(wǎng)中有效的提高了電能質(zhì)量。超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體作為整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件,其運(yùn)行穩(wěn)定性很大程度上決定著整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性,所以在設(shè)計(jì)中儲(chǔ)能磁體在電磁、溫度、力學(xué)等各物理場(chǎng)中的性能一直是設(shè)計(jì)者緊密關(guān)注的指標(biāo),有鑒于此,儲(chǔ)能磁體的多物理場(chǎng)綜合分析設(shè)計(jì)在實(shí)際工程中具有重要意義。本文首先對(duì)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體在自然充電、儲(chǔ)能、放電三種工作狀態(tài)模式下進(jìn)行分析,得到磁體電流與儲(chǔ)能量隨時(shí)間的變化關(guān)系,然后針對(duì)大容量?jī)?chǔ)能磁體設(shè)計(jì)了通過SPWM控制策略控制斬波器從而完成磁體的受控充放電工作,基于數(shù)字化控制方式實(shí)現(xiàn)三種工作模式的切換,根據(jù)等效電路在MATLAB中Simulink平臺(tái)搭建受控充放電仿真模型,結(jié)果表明受控放電電壓越小,放電時(shí)間越長(zhǎng),電流曲線越平緩。為了滿足高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的高載流密度需求,選擇復(fù)合導(dǎo)體來(lái)繞制儲(chǔ)能線圈。首先仿真分析TSTC、CORC、Roebel三種常規(guī)復(fù)合導(dǎo)體的電磁特性,結(jié)果表明TSTC復(fù)合導(dǎo)體紐絞處磁通密度大,CORC磁場(chǎng)分布與帶材繞制在骨架上的分布位置相關(guān),Roebel導(dǎo)體磁通密度分布整體較為均勻,然后實(shí)驗(yàn)分析了三種常規(guī)復(fù)合導(dǎo)體的臨界電流。最后綜合考慮經(jīng)濟(jì)經(jīng)以及后期繞制以及浸漬固化工藝選擇四根帶材堆疊的TSTC復(fù)合導(dǎo)體作為本設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能線圈繞制導(dǎo)線。除了磁體自身?yè)p耗,外部導(dǎo)冷部件產(chǎn)生的損耗也是系統(tǒng)中主要的熱量來(lái)源。根據(jù)渦流損耗分布確定磁體的導(dǎo)冷片結(jié)構(gòu)為內(nèi)部開齒槽結(jié)構(gòu);通過電熱偶合模型分析不同環(huán)氧樹脂絕緣材料自身溫度特性以及對(duì)超導(dǎo)線圈溫度特性的影響,選擇溫度梯度最小的c型樹脂基材料作為本設(shè)計(jì)的浸漬材料;通過多物理場(chǎng)耦合分析,求解在磁體動(dòng)態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行中的電磁、溫度、洛倫茲力的分布參數(shù),再結(jié)合不同充電速率時(shí)的仿真結(jié)果,綜合得到儲(chǔ)能單元靠近磁體中心為薄弱區(qū)域,基于此提出在設(shè)計(jì)中針對(duì)該區(qū)域加強(qiáng)設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)能夠夠定期旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)能單元的骨架,避免磁體局部長(zhǎng)期工作在強(qiáng)磁場(chǎng)高溫環(huán)境。最后繞制雙餅線圈進(jìn)行浸漬工藝實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證仿真選型的環(huán)氧樹脂材料對(duì)磁體性能的影響以及在低溫下的穩(wěn)定性,分別采用真空壓力浸漬和浸泡式浸漬完成線圈A和B的浸漬固化,測(cè)試臨界電流相比浸漬之前的電流衰減量分別為2.08%和3.16%,驗(yàn)證了新型環(huán)氧樹脂材料在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM26
【部分圖文】：

－Ｔｙｐｅ?１１１??圖１－３?Ｂｉ２２２３帶材的結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｂｉ２２２３?ｔａｐｅ??以ＹＢＣＯ為代表的Ｙ系超導(dǎo)體在液氮溫度（７７Ｋ）下的不可逆場(chǎng)強(qiáng)度可高達(dá)??７Ｔ，磁場(chǎng)特性明顯比ＢＳＣＣＯ要優(yōu)越。與Ｂｉ系超導(dǎo)材料最大的不同在于Ｙ系超導(dǎo)??材料其各向異性較弱，所以在液氮溫區(qū)（７７Ｋ）附近的高場(chǎng)下依然具有較高的臨界??電流值。但是因?yàn)榫ЯＶg的結(jié)合力太弱，導(dǎo)致包套管法制備Ｙ系帶材難度很大。??所以ＹＢＣＯ?—般采用在金屬基底上覆膜的方法來(lái)生產(chǎn)制造，由此將ＹＢＣＯ導(dǎo)線稱??為涂層導(dǎo)體，如圖１－４所示為Ｓｕｐｅｒｐｏｗｅｒ?（美國(guó)）公司生產(chǎn)的ＹＢＣＯ帶材的截面??示意圖１１（），１１］。其中金屬基底層不僅為導(dǎo)體提供了良好的柔性，同時(shí)加強(qiáng)了導(dǎo)體的機(jī)??械強(qiáng)度；通過隔離層將金屬基底與超導(dǎo)層進(jìn)行隔離，有效的防止了層間元素的擴(kuò)??散

北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文該示意圖明確的顯示了?ＢＳＣＣＯ的多芯結(jié)構(gòu)。因?yàn)槌瑢?dǎo)線材具有強(qiáng)烈的各，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)臨界電流的影響很大，其不可逆場(chǎng)強(qiáng)度在（７７Ｋ）液氮溫區(qū)下０．２Ｔ，因此較低的穩(wěn)定性和較高的制作成本極大地限制了?Ｂｉ系帶材的推廣。發(fā)展至今僅有北京英納超導(dǎo)和日本住友公司仍有ＢＳＣＣＯ帶材的商業(yè)化

－Ｔｙｐｅ?１１１??圖１－３?Ｂｉ２２２３帶材的結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｂｉ２２２３?ｔａｐｅ??以ＹＢＣＯ為代表的Ｙ系超導(dǎo)體在液氮溫度（７７Ｋ）下的不可逆場(chǎng)強(qiáng)度可高達(dá)??７Ｔ，磁場(chǎng)特性明顯比ＢＳＣＣＯ要優(yōu)越。與Ｂｉ系超導(dǎo)材料最大的不同在于Ｙ系超導(dǎo)??材料其各向異性較弱，所以在液氮溫區(qū)（７７Ｋ）附近的高場(chǎng)下依然具有較高的臨界??電流值。但是因?yàn)榫ЯＶg的結(jié)合力太弱，導(dǎo)致包套管法制備Ｙ系帶材難度很大。??所以ＹＢＣＯ?—般采用在金屬基底上覆膜的方法來(lái)生產(chǎn)制造，由此將ＹＢＣＯ導(dǎo)線稱??為涂層導(dǎo)體，如圖１－４所示為Ｓｕｐｅｒｐｏｗｅｒ?（美國(guó)）公司生產(chǎn)的ＹＢＣＯ帶材的截面??示意圖１１（），１１］。其中金屬基底層不僅為導(dǎo)體提供了良好的柔性，同時(shí)加強(qiáng)了導(dǎo)體的機(jī)??械強(qiáng)度；通過隔離層將金屬基底與超導(dǎo)層進(jìn)行隔離，有效的防止了層間元素的擴(kuò)??散
【參考文獻(xiàn)】

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1 丘明;諸嘉慧;魏斌;張宏杰;;高溫區(qū)運(yùn)行Micro-SMES研發(fā)及其系統(tǒng)仿真分析[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2013年01期

2 伍科;唐躍進(jìn);周世平;金濤;何清;任麗;李敬東;石晶;李曉群;;高溫超導(dǎo)SMES磁體的失超檢測(cè)研究[J];低溫與超導(dǎo);2012年12期

3 高飛;陳維江;李國(guó)富;屈凱峰;;基于完備集合思想的多導(dǎo)體部分電感計(jì)算方法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年34期

4 李勇;劉俊勇;胡燦;;超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與展望[J];四川電力技術(shù);2009年S1期

5 吳丹;虞鑫海;徐永芬;;國(guó)內(nèi)外真空壓力浸漬樹脂的發(fā)展現(xiàn)狀[J];絕緣材料;2008年05期

6 石晶;唐躍進(jìn);周羽生;戴陶珍;魏斌;任麗;陳敬林;王惠齡;徐德鴻;李敬東;王少榮;程時(shí)杰;盧亞峰;秦紅三;;35kJ／7kW直接冷卻高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2006年21期

7 程時(shí)杰,文勁宇,孫海順;儲(chǔ)能技術(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電氣應(yīng)用;2005年04期

8 馬衍偉,肖立業(yè);第2代高溫超導(dǎo)YBCO涂層導(dǎo)體的發(fā)展及其應(yīng)用[J];科學(xué)通報(bào);2005年01期

9 陳新耀;電力系統(tǒng)儲(chǔ)能問題初步探討[J];電池工業(yè);2003年04期

10 朱桂萍,王樹民;電能質(zhì)量控制技術(shù)綜述[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2002年19期

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1 陳孝元;超導(dǎo)磁儲(chǔ)能能量交互模型及其應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 羅平;快速全局優(yōu)化算法及其在高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

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1 王晶晶;環(huán)型高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的漏磁場(chǎng)分析與研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

2 周鑫;高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能全橋式直流斬波器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2013年

3 竇建中;高溫超導(dǎo)環(huán)型磁體電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2013年

4 韓正男;高溫超導(dǎo)帶材及線圈載流特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

5 閆強(qiáng)華;超導(dǎo)儲(chǔ)能脈沖放電系統(tǒng)研究[D];西南交通大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2880795