稳态强磁场电源移动监控系统设计

针对稳态强磁场28 MW高稳定度电源系统的监控需求,设计一种移动电源监控系统,移动端设备通过Web服务器与基于LabVIEW编程的监控上位机通信,实时监测电源系统设备的关键运行数据和报警信息,随时远程遥控电源系统设备。以移动设备作为客户端,解决了电源监控系统便携性差,无法及时发现突发状况的问题,能够降低人力资源成本与时间成本,提高安全性。经测试,此移动监控系统稳定可靠。

强磁场诱导下的聚苯胺纳米管的制备及其电导率研究

分别在0.5和8T稳态静磁场诱导条件下合成了聚苯胺纳米管材料,与无磁场条件下合成的不规则形状的聚苯胺材料相比,在加磁场条件下不仅能形成规整的管状聚苯胺纳米材料,而且随着磁场强度从0.5增加到8T,聚苯胺纳米管的长径比增加了2倍,结晶性和电导率也都明显提高,值得注意的是两者的电导率比无外加磁场下合成的聚苯胺提升了4个数量级。

稳态强磁场中直流有源滤波器连接电感的计算

针对国外稳态强磁场实验装置有源滤波器的不足,结合PWM技术及并联型的优点,采用并联型PWM有源滤波在直流侧的滤波方案。介绍了并联型PWM有源滤波器的结构及其工作原理,对其断续电流工作模式下的电感参数及最大输出电流进行分析设计,同时分析了其控制模型。最后研制样机对所提方案进行实验验证,实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波效果,为稳态强磁场实验装置电源系统的有源滤波提供了参考依据。

强磁场下铑铁温度计的磁致电阻效应研究

以铑铁温度计为研究对象,研究了其在0—16 T磁场下、2—300 K温区内的磁致电阻效应。结果表明:铑铁温度计在0—16 T场强下,2—77 K温区内磁效应随场强的增强和温度的降低而明显升高,77—300 K温区内温度计受磁场的影响较小,其中在16 T、2 K处,以及16 T、300 K处的磁效应分别为70.94%和-0.2%。由磁阻引起的温度计测量误差在2—10 K温区内随场强递增,在4.2 K、16 T场强下温度误差达到了11.13 K。铑铁温度计不推荐应用在77 K以下4 T以上的磁场环境。

稳态强磁场实验装置低温系统360W/4.5K制冷循环热力学分析和优化计算

稳态强磁场实验装置的超导线圈采用4.5K超临界氦进行冷却,制冷模式下,制冷机的设计容量为360W/4.5K。首先对氦制冷循环进行了热力学分析,然后以压缩机氦流量为优化对象,结合低温系统的工程要求,选取合适的参数,对制冷循环进行了优化计算。计算结果显示:液氮消耗量为28.50L/h,压机消耗功率约102kW,系统的制冷系数为0.0035。

强磁场下锗电阻温度传感器的磁致电阻效应研究

以锗温度传感器GR-1400-AA为研究对象,研究了其在0～16 T磁场下、2～100K温区内的磁致电阻效应。结果表明:在2～20K温区,GR-1400-AA磁效应随温度的升高急剧降低,且场强越高磁效应的变化率越大;在20～100K温区,磁效应随温度的升高趋于平缓;GR-1400-AA磁效应随场强的升高而升高,且温度越低,磁效应的变化率越高,2.1K、16T处的磁效应为2120.3%;GR-1400-AA由磁阻引起的测量温差随温度的升高而升高,随场强的增大而增大,且全为负温差,在6K、2T处和16T、100K处的测量温差分别为-0.24K、-60.4K。不推荐应用在磁场环境下。

稳态强磁场装置电源系统并联直流有源滤波器的实现新方案

结合串联型有源滤波器和并联型PWM有源滤波器的特点,提出了并联型线性调整有源滤波方案。介绍了该有源滤波器的结构及其工作原理,对其具体的实现方案进行了分析设计。就该直流有源滤波器进行了建模仿真,模拟结果证实了其参数设计是合理的,基于所提出的方案,研制了一台实验原型。实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波效果。

强磁场下氧化钌温度传感器的磁致电阻效应研究

以氧化钌温度传感器（Rx-202A）为研究对象,研究了其在0～16T磁场下、2～40K温区内的磁致电阻效应.结果表明：RX-202A的磁效应随场强的升高而升高,随温度呈波动变化,在低温区先由正效应转变为负效应,后又随温度的升高而逐渐降低,并逐渐趋于0,RX-202A在2.1K、16T处的磁效应为0.83;RX-202A由磁效应引起的测量误差随温度呈波动变化,在2.2～10K温区随场强的变化差别较小,在10～ 38K温区随场强的增大而增大,RX-202A在2.2K、16T处,38K、16T处产生的温度测量误差分别为-0.099K和0.364K.

稳态强磁场数据管理平台的设计与实现

为了方便管理实验用户、磁体标定和设备运行状态数据,设计和开发了基于Client/Server与Browser/Server混合结构模型的稳态强磁场数据管理平台。对系统体系结构、功能层次划分、用户监管系统(central control user interface,CCUI)、中央监管系统(central control operation server,CCOS)与数据库系统(central control data base,CCDB)之间的数据通讯、BLOB类型数据存取、基于TCP协议数据传输、XML消息描述规范等系统的关键技术进行了分析和设计,并对系统实现做了阐述。

强磁场对酞菁铁薄膜分子取向及形貌的影响

有机半导体器件的性能在很大程度上受有机分子取向和堆积方式的影响,研究调控有机分子取向的方法对优化器件性能有重要意义.在强磁场(8.5 T)下使用有机分子束沉积方法在Si(111)衬底上制备了酞菁铁薄膜,应用X射线衍射,角分辨近边X射线吸收精细结构、偏振激光拉曼光谱,原子力显微镜等技术研究了磁场对酞菁铁薄膜的分子取向和形貌的影响.结果表明,酞菁铁分子相对于衬底呈侧立构型并形成α相的薄膜.在强磁场作用下,分子平面与衬底的夹角由63.6°增大为67.1°,形成薄膜的结晶度明显提高,晶粒更加均匀,在衬底上的分布更加有序.

强磁场链式无功补偿器的均压与冗余容错研究

随着无功补偿装置的高压需求,级联拓扑被越来越多地应用于STATCOM中,然而随着链节单元的增加,系统的复杂度以及故障率也随之提高,同时各链节直流侧电压的平衡也一直都是链式STATCOM研究的热门问题。本文基于上述问题,针对在研的强磁场超导磁体电源无功补偿方案,提出一种上层均压控制策略,实现STATCOM系统的链节均压;并将高压变频领域中性点偏移技术引入STATCOM系统中,故障时系统通过更改电压外环控制策略,实现输出三相电压的中性点偏移,直接提高了链节单元的利用率。最后通过仿真验证了本文所提出的均压策略以及中性点偏移容错方法是正确有效的。

强磁场链式电力滤波器的均压控制与仿真

针对稳态强磁场超导磁体装置的链式高压有源电力滤波方案规划,提出一种三级电容均压控制方法,并基于有源滤波系统的非线性特性,采用分数阶PI控制器代替普通PI控制器;基于改进的Oustaloup算法,完成分数阶积分的求解。通过仿真与实验对比分析了分数阶PI与常规PI控制器的运行效果,经仿真和实验均表明直流均压控制策略是可行的。

稳态强磁场技术及科学意义

强磁场极端实验条件为基础科学研究工作提供了新的机遇。介绍了稳态强磁场技术及科学意义,并展望了中国未来的强磁场技术。

强磁场下的科学问题

强磁场是支持多学科前沿探索的重要研究条件,能够为多学科的发展提供重大机遇.强磁场下科学研究涉及的学科范围广泛,科学问题众多,是当前非常活跃的科学研究领域.本文梳理了物理、化学、材料科学、生命科学、地球科学等多学科在强磁场下的前沿科学问题,并简要介绍了我国强磁场实验装置的基本情况和已取得的成果.我国强磁场实验装置的投入使用,将给我国多学科的前沿研究提供有力的支撑,为我国重大原创性成果的产出创造有利条件.

稳态强磁场技术与科学研究

强磁场条件为材料、物理、化学、生命科学等多学科的前沿探索提供了难得的机遇.国际上欧美日等国已经开展强磁场技术与科学研究多年,在多学科领域获得了大量的重大创新成果.国家发展改革委员会于2008年批准建设我国的强磁场重大科技基础设施,其中的稳态强磁场实验装置包含10台强磁场磁体装置和一系列实验系统.该项目即将完全竣工,已建成的磁体装置和实验系统已投入试运行,并向科学界用户开放共享.本文综述国际上稳态强磁场技术及科学发展情况,并简要介绍我国稳态强磁场实验装置及正在其上开展的多学科研究.

强磁场下的科学研究

文章介绍了强磁场在半导体物理、低维物理、高温超导体、重费米子、磁学、原子分子物理、化学、有机化合物、材料科学、微重力、核磁共振等领域中的重要作用.

国产MOCVD-YBCO带材高温超导线圈研制与磁场温度特性研究

超导磁体的场强与超导材料的载流能力、磁体口径和低温环境有密切关系.为了在中高温区域实现高磁场强度的超导磁体,采用国产第二代高温超导带材,成功绕制出内直径为100 mm的高温超导线圈.该超导线圈在77,65,55和46 K不同温区下进行了性能测试,其最大运行电流分别为65,147,257和338 A,对应的中心磁场强度分别为0.78,1.77,3.1和4.08 T.所研制的超导线圈的中平面上磁场基本一致.

非中心对称超导序参量研究

非中心对称超导体是近年发现的一类新型超导材料.在这类材料中,非中心对称的晶体势场产生一个有效的反对称自旋-轨道耦合(ASOC)并导致自旋简并的能级发生分裂,从而在超导配对态中允许自旋单态和自旋三重态混合.这一性质有别于先前研究的大部分超导体,需要从概念上突破BCS理论框架.此外,理论研究还表明非中心对称超导可能还是一类潜在的拓扑超导材料.这些独特的物理性质已激发了广泛的研究兴趣,并且越来越受到关注.超导序参量的对称性是认识和理解超导形成机理的一个重要物理量.本文将介绍基于隧道二极管的伦敦穿透深度测量技术,并简要综述非中心对称超导的研究现状以及穿透深度测量在非中心对称超导序参量研究中的应用.通过对比研究具有不同反对称自旋-轨道耦合强度的非中心对称超导材料,我们发现其混合超导配对态与反对称自旋-轨道耦合强度缺乏简单的对应关系,但与能带劈裂(EASOC)相对于超导转变温度(Tc)的比值(Er=EASOC/Tc)紧密相关.

用直线段电流磁场公式计算水冷磁体磁场

水冷磁体设计,须计算水冷磁体产生的磁场以获得磁体磁场的空间分布,使设计出的磁体满足实验要求.水冷磁体磁场计算在工程上常用的计算方法是椭圆积分法.此方法计算的水冷磁体的磁场均匀度比实际做成的磁体产生的磁场均匀度偏高.原因之一是磁体上的电流路径并不是工程上假设的闭合圆环路径,而是与之等半径的螺旋线状的路径.这是工程理论计算磁场与实际磁体磁场差异的重要原因.探索一种依托螺旋电流模型来计算水冷磁体磁场的方法,来澄清电流螺旋分量对水冷磁体磁场与磁场均匀度的影响程度,这对水冷磁体的优化设计具有一定的指导意义.用足够密直线段电流模拟螺旋电流来计算水冷磁体磁场的方法经验证是一种很好的方法.该方法在计算水冷磁体的磁场时,取得了相对误差为1×10-6精度的结果,能够精确计算出磁体电流螺旋分量对水冷磁体磁场与磁场均匀度的影响.

多功能信号源系统设计与数据压缩方法研究

在智能电网的各种设备安全检测中,需要信号源模拟多种故障信号,重复配置大量试验参数。针对这一需求,设计了一个多功能及操作便捷的信号源系统。该信号源系统能够输出多路可调直流、交流信号,还可配置开入量、开出量信号进行状态序列试验,模拟多种运行故障;利用SQLite存取试验数据,可快速进行多种电气试验,提升检测效率;使用混合熵编码与提升格式的小波变换等算法对录波文件(COMTRADE格式)进行压缩,节省存储空间,较对比算法有更高的压缩比和更低的重构误差。经测试,系统能够实现用户自定义的信号调制,模拟电力系统多种故障信号,在工程现场应用取得了良好的效果。