超導磁儲能磁體的設計和優(yōu)化.pdf

1、近年來超導磁體已經(jīng)獲得迅速發(fā)展，已經(jīng)在超導發(fā)電機、超導變壓器、超導電纜、超導限流器以及超導磁儲能系統(tǒng)等領域獲得廣泛應用。因為它與常規(guī)的磁體相比，有更好的經(jīng)濟性和運行特性，而且在一些條件下，超導磁體是唯一的可取方案?；诔瑢Т朋w的諸多優(yōu)點和在特定條件下不可替代的優(yōu)勢，對于超導磁體的設計，制造工作也在國內(nèi)外競相展開。正是在這種研究背景下，華中科技大學成立了超導電力科學技術研究與發(fā)展中心，準備在超導電力技術，特別是超導磁體的設計上展開應用研究

2、。本文將就超導儲能磁體的設計工作展開論述。 首先，本文介紹了磁體設計中的磁場理論研究和廣泛應用于電磁領域的有限元分析軟件ANSYS，并概述了超導磁體設計的基本步驟，為磁體設計提供一個總的參考。 然后，根據(jù)超導磁體設計的基本步驟，參照電磁場維里定理，并引入優(yōu)化中運用廣泛的模擬退火算法，分別對兩種不同結構的超導儲能磁體（Y系單螺管超導儲能磁體和300MJ環(huán)形儲能磁體）進行了設計、仿真工作。通過仿真計算結果，對比分析兩種不同結

3、構的優(yōu)劣。 最后，在理論分析和仿真研究的基礎上，結合現(xiàn)場實驗，完成了35kJ/7kW的直接冷卻高溫超導磁儲能系統(tǒng)的漏磁場分析。通過仿真結果與實驗數(shù)據(jù)的對比，證實了仿真結果的正確性，并提出了進一步研究的問題。 傳統(tǒng)的磁體設計依靠電磁場基本理論，計算中引入大量的公式，過程繁瑣而且誤差較大，本文將ANSYS有限元分析軟件應用于磁體設計，引入模擬退火優(yōu)化算法使磁體的設計優(yōu)化工作更加簡潔、結果更加準確可靠?，F(xiàn)場實驗的結果也進一步證