超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)具有高儲能效率、高功率密度、快響應(yīng)速度的應(yīng)用優(yōu)勢,在未來智能電網(wǎng)中的高效、快速、智能化能量調(diào)控應(yīng)用中具有重要的研究和應(yīng)用價值。然而,由于超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁儲能磁體部分屬于應(yīng)用超導(dǎo)領(lǐng)域,而功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)部分則屬于電氣工程領(lǐng)域,學(xué)科之間的差異極大地限制了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。為此,本文基于電路-磁場-超導(dǎo)體耦合分析方法,構(gòu)建了超導(dǎo)磁儲能能量交互模型和實驗平臺,實現(xiàn)了以上兩個研究領(lǐng)域之間的緊密耦合和友好橋接,并依此拓展了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)在各種電力系統(tǒng)應(yīng)用中的實用方案設(shè)計及應(yīng)用可行性分析。本文的主要研究內(nèi)容、貢獻和創(chuàng)新點可分為以下四大部分。1.從能量交互分析的角度出發(fā),提煉出超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)用于解決各種電力系統(tǒng)問題的本質(zhì)特征,并利用能量守恒和等效電路變換原則,構(gòu)建了超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的能量交互電路模型,為從事超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究人員提供了與實際電力系統(tǒng)相等效的能量交互電路模型,更利于研究人員進行超導(dǎo)磁體的各向異性分析、交流損耗計算、線圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等。2.從電路-磁場-超導(dǎo)體耦合分析的角度出發(fā),根據(jù)實際能量交互過程中的超導(dǎo)磁儲能磁體運行特性和規(guī)律,建立了各向異...

【文章頁數(shù)】：202 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)研究的背景與意義
    1.2 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要貢獻與創(chuàng)新
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的電路模型
    2.1 超導(dǎo)磁儲能基本原理和裝置結(jié)構(gòu)
    2.2 超導(dǎo)磁儲能功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)
        2.2.1 基本電路拓?fù)渑c工作原理
        2.2.2 等效電路變換原理與實現(xiàn)
    2.3 能量單向型電路模型
        2.3.1 工作原理與數(shù)字化控制
        2.3.2 充電狀態(tài)電路分析
        2.3.3 儲能狀態(tài)電路分析
        2.3.4 放電狀態(tài)電路分析
        2.3.5 受控充放電過程仿真分析
    2.4 能量雙向型電路模型
        2.4.1 工作原理與數(shù)字化控制
        2.4.2 充電狀態(tài)電路分析
        2.4.3 儲能狀態(tài)電路分析
        2.4.4 放電狀態(tài)電路分析
        2.4.5 能量交互過程仿真分析
    2.5 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的能量交互動態(tài)電路模型
    2.6 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的能量交互穩(wěn)態(tài)電路模型
        2.6.1 含理想直流斬波器的能量交互過程分析
        2.6.2 含傳統(tǒng)直流斬波器的能量交互過程分析
        2.6.3 含橋式直流斬波器的能量交互過程分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的超導(dǎo)體模型及磁場模型
    3.1 超導(dǎo)體的臨界參數(shù)
    3.2 超導(dǎo)體的各向異性
        3.2.1 基本概念及特性
        3.2.2 液氮溫度下的經(jīng)驗公式
        3.2.3 任意溫度下的經(jīng)驗公式
    3.3 超導(dǎo)體的交流損耗
        3.3.1 分類及內(nèi)在機理
        3.3.2 磁滯損耗
        3.3.3 磁通流動損耗
        3.3.4 耦合損耗
        3.3.5 渦流損耗
    3.4 超導(dǎo)磁體的磁場模型
        3.4.1 數(shù)值計算模型
        3.4.2 解析計算模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 電路-磁場-超導(dǎo)體耦合作用下的能量交互模型及應(yīng)用
    4.1 基本原理與功能描述
    4.2 超導(dǎo)磁體的各向異性計算
    4.3 超導(dǎo)磁體的交流損耗計算
        4.3.1 磁滯損耗
        4.3.2 磁通流動損耗
        4.3.3 耦合損耗和渦流損耗
    4.4 超導(dǎo)磁體的電路-磁場-超導(dǎo)體耦合分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 超導(dǎo)磁儲能能量交互實驗平臺搭建與測試分析
    5.1 實驗平臺整體設(shè)計與原理描述
    5.2 高溫超導(dǎo)磁體性能參數(shù)
    5.3 強電操作硬件模塊設(shè)計與實現(xiàn)
        5.3.1 直流斬波器
        5.3.2 等效負(fù)載網(wǎng)絡(luò)
        5.3.3 強電操作模塊的接線方式
    5.4 弱電監(jiān)控硬件模塊設(shè)計與實現(xiàn)
        5.4.1 電壓電流采樣電路
        5.4.2 過壓過流保護電路
        5.4.3 功率開關(guān)驅(qū)動電路
        5.4.4 弱電模塊供電電源
    5.5 數(shù)字化軟件控制設(shè)計與實現(xiàn)
        5.5.1 基本數(shù)字化控制策略
        5.5.2 含線性預(yù)測模塊的數(shù)字化控制策略
    5.6 實驗平臺搭建與實驗內(nèi)容
    5.7 能量交互實驗測試及結(jié)果分析
        5.7.1 受控能量吸收
        5.7.2 受控能量釋放
        5.7.3 受控能量交互
    5.8 能量交互過程中的交流損耗分析
    5.9 本章小結(jié)
第六章 液氫燃料電池汽車的能量交互應(yīng)用
    6.1 技術(shù)背景
    6.2 液氫燃料電池汽車系統(tǒng)構(gòu)架及原理
        6.2.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
        6.2.2 車載能量交互策略
    6.3 車載超導(dǎo)磁儲能磁體設(shè)計
    6.4 車載超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的能量交互電路設(shè)計
        6.4.1 功率電子開關(guān)的室溫和低溫特性分析
        6.4.2 系統(tǒng)拓?fù)浼暗蜏刂绷鲾夭ㄆ?br>        6.4.3 等效能量交互電路模型
    6.5 車載能量交互仿真分析
        6.5.1 汽車初始啟動時的能量交互效果分析
        6.5.2 汽車正常行駛時的能量交互效果分析
        6.5.3 汽車剎車制動時的能量交互效果分析
    6.6 本章小結(jié)
第七章 低壓直流微型電網(wǎng)的能量交互應(yīng)用
    7.1 技術(shù)背景
    7.2 低壓直流微型電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及原理
        7.2.1 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
        7.2.2 微型電網(wǎng)能量交互策略
    7.3 微型電網(wǎng)用超導(dǎo)磁儲能磁體設(shè)計
    7.4 低壓直流微型電網(wǎng)的能量交互電路建模
        7.4.1 超導(dǎo)直流電纜建模
        7.4.2 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)建模
        7.4.3 超導(dǎo)磁儲能-超導(dǎo)直流電纜復(fù)合系統(tǒng)建模
    7.5 微型電網(wǎng)功率波動情況下的能量交互仿真分析
        7.5.1 電源功率波動時的能量交互效果分析
        7.5.2 負(fù)載功率波動時的能量交互效果分析
    7.6 微型電網(wǎng)短路故障情況下的限流效果仿真分析
        7.6.1 超導(dǎo)直流電纜的限流效果分析
        7.6.2 超導(dǎo)磁儲能-超導(dǎo)直流電纜復(fù)合限流效果分析
    7.7 本章小結(jié)
第八章 未來智能電網(wǎng)的能量交互應(yīng)用展望
    8.1 技術(shù)背景
    8.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的能量交互應(yīng)用概述
        8.2.1 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的五種應(yīng)用場合
        8.2.2 超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的四種應(yīng)用模式
    8.3 智能局域電網(wǎng)概念設(shè)計
    8.4 智能電網(wǎng)用超導(dǎo)磁儲能磁體概念設(shè)計
    8.5 智能電網(wǎng)綜合能量交互仿真分析
        8.5.1 發(fā)電側(cè)的日負(fù)載均衡
        8.5.2 輸電側(cè)的負(fù)載波動補償
        8.5.3 配電側(cè)的電壓波動補償
        8.5.4 用電側(cè)的電壓波動補償
    8.6 本章小結(jié)
第九章 全文總結(jié)與展望
    9.1 全文總結(jié)
    9.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3858842