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《300mj环状高温超导储能磁体的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、300MJ环状高温超导储能磁体的优化设计罗平1,陈巧勇2,杨仕友3,倪光正3(1.杭州电子科技大学自动化学院,杭州310018;2.杭州市电力局,杭州310052;3.浙江大学电气工程学院,杭州310027)摘要:介绍了300MJ环状高温超导储能磁体优化设计的步骤。为了提高优化设计的效率,减少常规寻优方法的计算量,将改进的粒子群优化算法引入到高温超导储能磁体的优化设计中,给出了用Bi-2223超导线材进行300MJ环状储能磁体设计的优化结果,并采用商用电磁场有限元分析软件ANSYS对本文关于环状螺线管系统磁场、能量计算方法的正确性进行了验证。关键词
2、:高温超导储能磁体;粒子群优化算法;优化设计Theoptimaldesignof300MJHTSsuperconductingmagneticenergystoragesystemLuoPing1,ChenQiaoyong2,YangShiyou3,NiGuangzheng3(1.CollegeofAutomation,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,China;2.HangzhouElectricPowerBureau,Hangzhou310052,China;3.CollegeofElectric
3、alEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thesystematicprocedurefortheoptimaldesignof300MJSMESmagnetwasoutlined.Toreducethecomputationtimeneededinfindingtheoptimalresults,theimprovedparticleswarmoptimizationwasintroducedtosolvetheoptimalproblem.Theoptimalr
4、esultsofthe300MJHTSsuperconductingenergystoragemagnetwoundwithBi-2223tapeweregiven.Thenthecommercialfiniteelementsoftwarewasusedtovalidatetheaccuracyofproposedmethodincalculatingthestorageenergyandthemagneticfieldofalltheoptimalconfigurations.Keywords:Hightemperaturesupercondu
5、ctor(HTS)magnet,Particleswarmoptimization,Optimaldesign[1-3]要有三种类型:单螺线管型、组合螺线管型和环状螺线管型。单螺线管型超导磁体具有结构简单、材料利用率高的优点,但其杂散磁场偏大;组合的螺线管型(平行或同轴配置)超导磁体结构简单,并可有效地降低杂散磁场的环境污染问题,但储能效率较低;环状超导磁体可由多个短螺线管线圈或D形线圈组成,其杂散磁场低,但储能效率也比较低。由于本文研究的储能磁体的储能容量较大,从减少储能装置对环境的电磁污染和保护工作人员身体健康的角度出发,本文以环状储能磁体作为
6、主要的研究对象,并将改进的粒子群优化算法应用到300MJ高温超导磁体系统的优化设计中,以提高设计的效率。最后,为了验证优化设计结1引言随着高温超导技术的进步,高温超导磁储能系统的研究也在全球广泛展开。与低温超导线材相比,高温超导线材的运行温度能提高到20K—77K,这可以极大地减少制冷成本,从而增加超导磁体运行的效率;此外,高温超导线材有更高的临界场,能使高温超导磁体的尺寸大大的减小。但目前高温超导材料价格还比较高,且其脆性较大,磁体性能易受到带材形变的影响,因此,如何对高温超导磁体进行优化设计,以确定磁体的最佳结构,从而达到减小磁体成本和提高磁体
7、工作性能的目的,值得进行深入的研究和探讨。众所周知,超导磁储能系统中的超导磁体主收稿日期:2008-11-28基金项目:国家863资助项目(2002AA306331)和杭州电子科技大学科研启动经费(KYS04147002)资助。作者简介:罗平(1978-),女,讲师,主要从事优化算法的研究及其在超导储能磁体中的应用、可再生能源的利用等方面的工作。果的可靠性,选用了商用电磁场有限元分析软件ANSYS对其进行对比计算。本文以节约超导材料和减小杂散场为目标,约束条件为:(1)存储的能量为给定值300MJ(容差为±3.0%);(2)超导线材的用量最少;(3
8、)杂散磁场应尽可能的小;(4)运行的工作点应保证超导材料的正常工作,不允许超导体失超。因此,可以得到环状高温超导储能磁体的
