本文關(guān)鍵詞：多螺管線圈型超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體漏磁場的研究

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【摘要】：近年來,超導(dǎo)技術(shù)在人們生產(chǎn)生活中得到普及,越來越多的科研機(jī)構(gòu)和研究人員參與到SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage,超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng))的研究中去。SMES的應(yīng)用前景十分廣泛:在供電系統(tǒng)中它能提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性;在分布式電網(wǎng)中它能存儲(chǔ)電能并改善電力輸出特性。此外,在使用脈沖功率電源的設(shè)備中它能用作儲(chǔ)能部件。隨著超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能量的不斷增加,其電磁輻射的問題隨之變得嚴(yán)重。傳統(tǒng)的SMES的儲(chǔ)能線圈漏磁場問題較為嚴(yán)重,限制了其在工程中的應(yīng)用。由此可見,對(duì)其儲(chǔ)能線圈的漏磁屏蔽研究是必要的。本文首先介紹了高溫超導(dǎo)磁體電磁場分析的原理,對(duì)所選超導(dǎo)帶材作了簡略介紹,介紹了粒子群算法的相關(guān)知識(shí),介紹了有限元分析軟件ANSYS。其次,以1MJ級(jí)SMES為例,詳細(xì)分析了單螺管型超導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu),分析了磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)與磁體電感及儲(chǔ)能能力之間的關(guān)系并構(gòu)建了它的數(shù)學(xué)模型。分析了SMES主動(dòng)屏蔽原理,基于該原理設(shè)計(jì)出三種組合螺管型超導(dǎo)磁體作為漏磁場屏蔽方案,分別討論了三種磁體的結(jié)構(gòu)參數(shù)與其儲(chǔ)能能力之間的關(guān)系并構(gòu)建了三種磁體的數(shù)學(xué)模型。再次,通過對(duì)幾種磁體數(shù)學(xué)模型的分析分別建立了它們儲(chǔ)能值及電感參數(shù)的計(jì)算模型。以此為基礎(chǔ),基于粒子群算法,在一定的限定條件下,借助MATLAB軟件分別對(duì)幾種磁體的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,利用優(yōu)化計(jì)算所得的結(jié)果進(jìn)行ANSYS建模仿真,分別提取幾種磁體的仿真數(shù)據(jù)。最后,對(duì)所有仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。將三種改進(jìn)方案超導(dǎo)磁體與單螺管型超導(dǎo)磁體進(jìn)行對(duì)比并將三種方案磁體進(jìn)行橫向?qū)Ρ?分別從限流電流大小、漏磁屏蔽效果以及超導(dǎo)帶材耗費(fèi)量大小等方面進(jìn)行總結(jié)。結(jié)果表明,所提出的三種方案在漏磁屏蔽方面都取得了一定成效,方案三取得了最佳的漏磁屏蔽效果,方案一耗費(fèi)的超導(dǎo)材料最少。
【關(guān)鍵詞】：超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng) 漏磁場 ANSYS 多螺管型線圈 主動(dòng)屏蔽
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM26;TK02
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景和意義8
• 1.2 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)簡介8-10
• 1.3 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展簡介10-11
• 1.4 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)漏磁場危害簡述11-12
• 1.5 超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體漏磁屏蔽研究現(xiàn)狀12
• 1.6 論文的主要研究內(nèi)容12-14
• 2 超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體分析方法概述14-21
• 2.1 電磁場理論基礎(chǔ)14-16
• 2.2 有限元分析法及ANSYS簡介16-18
• 2.2.1 有限元法簡介16-17
• 2.2.2 ANSYS簡介17-18
• 2.3 粒子群算法及MATLAB軟件簡介18-19
• 2.3.1 粒子群算法簡介18-19
• 2.3.2 MATLAB簡介19
• 2.4 超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的設(shè)計(jì)概述19-20
• 2.5 小結(jié)20-21
• 3 單螺管型超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體21-27
• 3.1 單螺管型超導(dǎo)磁體數(shù)學(xué)模型分析21-22
• 3.2 高溫超導(dǎo)磁體帶材的選用22-23
• 3.3 單螺管型超導(dǎo)磁體參數(shù)設(shè)計(jì)23-24
• 3.4 單螺管型超導(dǎo)磁體磁場仿真24-26
• 3.5 小結(jié)26-27
• 4 超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)27-43
• 4.1 超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)漏磁屏蔽原理27-28
• 4.2 幾種特殊位置線圈互感的計(jì)算方法28-31
• 4.2.1 相同線圈同軸串列放置時(shí)互感值的計(jì)算方法28-29
• 4.2.2 相同線圈軸線平行共面放置時(shí)互感值的計(jì)算方法29
• 4.2.3 相同線圈軸線平行不共面放置時(shí)互感值的計(jì)算方法29-31
• 4.3 改進(jìn)型方案一的設(shè)計(jì)31-34
• 4.3.1 方案一設(shè)計(jì)思路概括31
• 4.3.2 方案一磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算31-32
• 4.3.3 方案一磁體磁場仿真32-34
• 4.4 改進(jìn)型方案二的設(shè)計(jì)34-38
• 4.4.1 方案二設(shè)計(jì)思路概括34-35
• 4.4.2 方案二磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算35-36
• 4.4.3 方案二磁體磁場仿真36-38
• 4.5 改進(jìn)型方案三的設(shè)計(jì)38-42
• 4.5.1 方案三設(shè)計(jì)思路概括38
• 4.5.2 方案三磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算38-40
• 4.5.3 方案三磁體磁場仿真40-42
• 4.6 小結(jié)42-43
• 5 超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體仿真結(jié)果分析43-46
• 5.1 超導(dǎo)帶材加載電流分析43
• 5.2 改進(jìn)方案的漏磁屏蔽效果分析43-44
• 5.3 超導(dǎo)材料用量分析44-45
• 5.4 小結(jié)45-46
• 結(jié)論46-47
• 致謝47-48
• 參考文獻(xiàn)48-50
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果50

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本文編號(hào)：836845