高温超导磁浮车直线电机悬挂系统主动控制

高温超导磁浮列车在运行过程中会受到轨道随机不平顺及直线电机法向力的影响,导致车体、磁浮架和电机的振动耦合,电机的振动会引起气隙变化,进一步导致法向力的变化,变化后的法向力反作用于电机悬挂系统,影响磁浮架和车体振动。为了减少因电机气隙变化,文章在电机动子与磁浮架之间添加悬挂系统,同时将主动控制技术应用在悬挂系统上,建立了带主动控制器的高温超导磁浮车动力学理论模型,以轨道随机不平顺和电机法向力作为外部激励,在MATLAB/Simulink中使用PID和Fuzzy-PID控制器对电机动子动态响应进行了仿真,并与被动悬挂系统进行了比较,验证了控制方法的可行性。仿真结果表明,相比于被动悬挂系统,使用两种控制方法能够较好抑制电机气隙波动,且Fuzzy-PID的控制效果要明显优于PID控制。该方法为直线电机振动抑制提供了新思路,并通过仿真验证了该方法的可行性。

高温超导发电机励磁系统变论域模糊控制

针对高温超导电机励磁系统,对励磁系统的控制策略进行了设计,提出了模糊控制与常规的PID控制相结合的控制策略。在常规PID的基础之上加入模糊推理算法,同时在此基础之上加入变论域模糊控制,通过对论域伸缩因子函数模型以及模糊控制规则的选取,利用计算机处理器来实现模糊控制,使系统的控制精度得到进一步的提高。并且为了便于在其他控制策略上移植,采用了离散时间系统进行控制策略设计。通过建立系统仿真模型分别将模糊PID控制与变论域模糊PID控制效果进行了比较,结果显示变论域模糊PID控制具有更好的动、静态性能。

高温超导同步发电机的励磁绕组优化

本文主要研究高温超导电机的磁密,分析了影响超导电机磁密因素,并获得最佳磁密。

大容量短轴型和长轴型高温超导电机的制冷系统设计和电磁特性对比分析

本文构建了一个适用于大容量短轴型和长轴型高温超导电机的制冷系统,所设计的制冷系统的结构特点在于不再需要传输低温制冷工质的旋转结构。首先,对所设计的低温制冷系统进行热负荷的有限元仿真分析;通过有限元仿真分析发现,在去掉旋转结构之后,可以降低制冷系统的热负荷,达到提高制冷效率的目的;最后,对这种大容量短轴型和长轴型高温超导电机的电磁特性进行了对比分析。

基于国产YBCO带材的高温超导发电机的研制

随着可再生能源工业的发展对发电机技术提出更高容量和更大功率密度的需求,高温超导发电机在海上风力发电机领域有着广阔的应用前景。中国科学院电工研究所与上海电气集团上海电机厂有限公司合作研究高温超导发电机技术并研制基于国产YBCO带材的500 kW高温超导发电机原理样机。500 kW高温超导发电机为首台基于国产YBCO超导带材的高温超导发电机。目前,超导发电机已经完成研制工作并进行满负荷运行测试,电机运行良好,各项指标依据国标测试达到预期值。该文着重介绍500 kW高温超导发电机系统的研制工作,其中包括国产YBCO带材和9%Ni低温导磁钢的电磁特性研究,超导励磁绕组的优化设计和研制,同时介绍500 kW高温超导发电机的系统级测试工作,包括空载特性、负载特性、满载效率,并给出相应实验测试结果。

发电机端设置阻抗型高温超导限流器对电力系统暂态稳定性的影响

本文以改进桥路型高温超导限流器模型为代表,分析其设置在发电机端口时对电力系统暂态稳定性影响的研究。文章分析了改进桥路型高温超导限流器的工作原理,以单机无穷大系统为例,通过数学模型的计算分析研究其电阻、电抗参数值不同时对电力系统暂态稳定性的影响;并在MATLAB/Simulink的软件仿真平台上搭建仿真模型,分别仿真阻抗型高温超导限流器的电阻、电抗值不同、故障切除时间不同、短路故障类型不同时的发电机转子摇摆曲线图。从理论分析和仿真结果说明:若只考虑其对电力系统暂态稳定性的影响,应选择电阻值较大,电抗值较小的阻抗型高温超导限流器安装在发电机端口,能有效地减小发电机转子的最大摇摆角,延长故障极限切除时间,对电力系统的暂态稳定性产生积极的影响。

高温超导磁悬浮冷发射装置供电控制系统的设计

介绍了一种基于单片机控制的供电控制系统,系统以ATMEL89C52为核心,以高温超导磁悬浮冷发射装置驱动系统为控制对象,实现了驱动装置的分段供电,实时检测到发射载体的运动速度,减小了供电系统的负荷,提高了驱动装置的运行效率。

高温超导电动式磁悬浮系统的建模仿真

针对高温超导盘式感应电机的特点,建立了电机的数学模型。应用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)和转子磁场定向的矢量控制理论,在Matlab/Simulink软件环境下建立了基于高温超导盘式感应电机的高温超导电动式磁悬浮系统仿真模型,并给出各子模块的具体设计模型。仿真结果验证了高温超导电动式磁悬浮系统仿真模型的有效性和正确性,同时也表明该系统能稳定可靠运行。

高温超导单极电机关键技术

阐述了高温超导单极电机的主要技术关键及解决途径 ,着重阐述与目前高温超导材料特性相适应的高温超导磁体技术 。

美国为海军研制高温超导体发电机

美国海军海上系统司令部（NAVSEA）已经选择诺思罗普·格鲁曼（Northrop Gnarmaan Corporation）公司为其军舰设计功率为40MW高温超导体发电机（HTS—High Temperature Superconductor）。该发电机将作为今后美国海军水面战舰的主要发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、噪声小等特点。根据为期9个月的第一期合同要求，美国诺思罗普·格鲁曼集团船舶系统公司联手美国超导公司（America Superconductor Corporation）将评估关联于电压、相位计算、电极计算和冷却方式选择等影响因素，共同完成高温超导体发电机的概念设计并探讨不同的高温超导体发电机配置。

电机技术在舰船电力推进系统中的应用研究

随着电机设计技术和电力电子技术的不断提高和进步,舰船电力推进系统已成为一个倍受关注,飞速发展的研究领域。舰船电力推进系统的主要动力源是推进电动机,推进电动机的性能由舰船运行要求所确定。由于舰船航速和推进功率的变化范围会很大,因此推进电动机需要满足功率和转速变化范围均很宽的多工况运行条件。本文介绍了四种非常适合应用于舰船电力推进系统中的,具有高功率密度和高效率的推进电机:先进感应电机、永磁同步电机、高温超导电机和超导单极直流电机,对不同类型的推进电机进行了对比分析,指出了舰船电力推进电机技术的发展趋势。

高温超导电力科学技术应用及前景展望

进入21世纪科学技术以更快的速度发展,一个新兴的科学——超导电力科学,正在兴起。超导电力科学是将超导和电力两门科学有机地结合,是一门发展中的新科学、新技术。超导科学与电力技术的结合,将在传统的电力系统的改造、超导技术实用化和产业化方面取得重大突破,并有所创新。超导电力技术主要包括超导电缆、超导电机、超导变压器、超导储能系统、超导限流器和基于超导技术和现代电力电子技术及控制技术而产生的灵活功率变换和调节技术。超导电力技术的发展,也必将促进超导物理、超导材料、电力电子、低温工程等的交叉与融合。

超导旋转电机开发概况

高温超导体(HTS)的进展正在使新一代同步旋转电机(包括超导电动机和超导发电机)从种类上说可能被划归为超导电机。与等功率的常规电机相比,这些超导电机可降低制造费用,使电机重量更轻,结构更紧凑,效率更高,并且在电力系统中表现出更加显著的高稳定性运行性能。电机的磁场绕组由高温超导体材料(BSCCO,或Bi-2223)制造,这种材料运行在35-40K的温度范围,可使用当今世界普遍通用的低温制冷装置,费用低廉。因此,这种先进的超导电机将对工业应用,如海军和商业船舶工业的应用产生极大的吸引力。超导旋转电机技术正在迅速变得成熟,而电力生产最终用户将肯定成为这种进步的最大受益者。

超导体同步发电机

一九八七年超导体技术取得了突破性的进展。这一年里世界各国物理学家,包括我国的科学家在内将超导体的临界温度从20°K以下,提高到97°K以上, 这就意味着从液氦区提高到液氮区。由于液氦比液氮经济得多,势必引起超导技术向工业应用转化。 超导体技术的一个重要应用领域,是电机制造。随着电力工业的高度发展,交流同步发电机的单机容量日益增大,目前已超过一百五十万千瓦。但是应用常规电机制造技术,进一步增加单机容量已出现愈来愈大的困难。早在二十年前,试图借助于超导体技术来发展更大的同步发电机。

高温超导为海军舰艇提供电源

由美国海军海洋系统指挥部（Naval Sea Systems Command）选定的Northrop Grumman Corp公司领导的一个研究小组，现已开始设计40GW高温超导发电机，该发电机将为海军水面战舰提供轻小型无声电源。在设计初始阶段，Northrop Grumman Marine Systems与美国超导公司协作将完成高温超导发电机的概念设计，并对各种型式的超导发电机进行调研和评估。美国超导公司将提供商业研究资料，为发电机概念设计确定电磁参数，研究超导材料，并为发电机提供转子、激磁机和低温系统的概念设计。

国内首台兆瓦级高温超导电动机在中船重工七一二所诞生

日前,中船重工七一二所研制的兆瓦级高温超导电机实现满负载稳定运行,标志着我国首台兆瓦级高温超导电机研制成功。该电机具有完全自主知识产权,达到世界先进水平,对我国超导电机的战略发展具有里程碑意义。高温超导应用技术是21世纪重大高新技术,其发展与船舶电力推进系统的迫切需求紧密相关。普通电力推进系统体积大、十分笨重,长期以来限制着电力推进技术的发展,直到高温超导电机的出现,打破了这一"困局"。