超导电感储能功率脉冲电源和断路开关的研究

摘要

本文从电气工程学科的角度去研究超导电感储能功率脉冲电源和断路开关的相关理论技术和应用问题。首先，从超导电性和磁性两方面对高温超导材料——非理想第Ⅱ类超导体的电磁特性进行分析，在高温条件之下，该类超导体的零电阻特性使之适用于超导电感储能，而其高温超导的电磁开关特性使之可在超导断路开关中获得应用。说明了常温条件下电感储能比之电容储能系统的优势，并设计了一种适用于移动设施的小型制冷机冷却方式的超导储能系统，给出了超导淬灭-恢复临界控制电路和磁场的设计参数。最后，通过对比选用具有限流作用的倍压整流电路作为充电电路，建立了数学模型，进行了仿真分析，并对螺线管线圈磁场分布进行了有限元分析，表明螺线管线圈可用于进行超导断路开关的场控。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外相关研究的进展

1.2.1超导电力技术研究的重要性

1.2.2超导电感储能功率脉冲电源的发展

1.2.3高温超导断路开关的发展

1.3主要研究内容

第2章超导电性和磁性

2.1超导电性和磁性特性及相关参数

2.1.1超导体的三大临界条件

2.1.2超导体的三个基本特性

2.2非理想第1Ⅱ类超导体

2.2.1超导体的分类

2.2.2高温超导铜氧化物

2.2.3钉扎力、临界电流密度、磁场和温度的关系

2.3超导体的主要应用

2.4本章小结

第3章超导电感储能功率脉冲电源

3.1电感储能与电容储能的比较

3.2电感储能功率脉冲电源基本电路分析

3.2.1充放电电路

3.2.2仿真结果

3.3电感储能功率脉冲电源放电实验分析

3.3.1实验电路

3.3.2结果分析

3.4超导电感储能功率脉冲电源的主要构成及关键技术

3.4.1低温保持单元

3.4.2磁体材料的选择

3.5本章小结

第4章高温超导断路开关

4.1超导断路开关的基本原理

4.1.1断路开关的一般原理

4.1.2超导断路开关的工作原理和控制模式

4.2热控式超导断路开关

4.3流控式超导断路开关

4.3.1电容放电式流控超导断路开关的分析

4.3.2变压器式流控超导断路开关的分析

4.4场控式超导断路开关

4.4.1外加磁场与超导导线的关系

4.4.2仿真分析

4.5超导断路开关的磁滞现象、恢复和快速导通

4.6本章小结

第5章超导断路开关的场控单元的设计与分析

5.1高效电容充电电路设计

5.2电容放电分析

5.3螺线管线圈磁场分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢