[发明专利]一种测量超导磁体交流损耗的装置及方法在审

专利信息
申请号: 201810936858.7 申请日: 2018-08-16
公开(公告)号: CN108802499A 公开(公告)日: 2018-11-13
发明(设计)人: 朱凯;任丽;唐跃进;郭树强;徐颖;张宇;梁思源 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G01R27/26 分类号: G01R27/26
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 李智;曹葆青
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 超导磁体 交流损耗 显示模块 测量 电压电流信号 数据采集模块 数据采集卡 能量变化 采集 能量计算公式 测量装置 等效电感 电压电流 核心组件 积分公式 联机控制 软硬件 小线圈 减去 传送 交流
【说明书】:

发明公开了一种用于测量超导磁体交流工况下的交流损耗的测量装置及方法,该装置主要包括数据采集模块和处理及显示模块。数据采集模块的核心组件是数据采集卡,用其来采集待检超导磁体工作时的电压电流信号;通过LabVIEW软件实现数据采集卡与处理及显示模块的软硬件联机控制,将采集到的电压电流信号传送到处理及显示模块中;在处理及显示模块中利用能量计算公式,即电压电流积分公式处理接收到的数据,利用计算得到的超导磁体总的能量变化减去待检超导磁体等效电感的能量变化,即可以得到待检超导磁体的交流损耗测量结果。通过本发明解决了现有的交流损耗测量方法速度慢、操作复杂、只能测量小线圈等问题。

技术领域

本发明属于超导电力技术领域,更具体地,涉及一种用于在任意电流波形工作条件下,高温超导磁体交流损耗的测量装置及方法。

背景技术

超导电力技术在实现电力装置的轻量化、小型化、低能耗和提高电力系统的安全性、稳定性和电能质量等方面具有重要意义和广阔应用前景,其广泛应用将带来传统电力工业的重大革新。

传输直流电流的超导体,没有焦耳热损耗。当超导体处于随时间变化的磁场中,或传输随时间变化的电流时,超导体会产生损耗,这种损耗称为超导体的交流损耗。交流损耗是高温超导电力应用中不可避免的问题:工作在交流情况下的超导磁体,会产生交流损耗;工作在准静态下的超导磁体,如超导储能磁体,在快速充放电过程中,会产生交流损耗;即便对于稳态磁体,如强磁场磁体,在升流和降流过程中,也会产生交流损耗。

交流损耗会加重制冷系统的负担,若热损耗不能及时被冷却系统带走,就会导致磁体温度升高,温升会引起临界电流的降低,进而增大交流损耗,最终使磁体局部温度迅速上升,从而在超导导体中诱发生成正常态(即常导态)。如果正常态产生的热量不能被有效冷却和分散吸收,正常态的温度不断升高,沿导线传导的热量将使得相邻的超导态生成新的正常态,即导线将不能稳定在超导态。当超导磁体在热扰动条件下其运行参数超过临界参数,将导致超导体失去超导特性,即超导磁体失超。图1显示了超导装置中热扰动带来的稳定性问题。

现有的交流损耗测量方法包括电测法、磁测法和热测法;其中,电测法具有灵敏度高、测量范围广、设备相对简单的优势,因此被广泛应用。传输交流电流时,超导磁体的电压可分解为与电流相位相差90°的感性电压和与电流同相的阻性电压;超导磁体电感较大,其感性电压远远大于阻性电压,在使用锁相放大器测量超导磁体时,由于锁相放大器的最大输入为1V,为了精确测量阻性电压分量以及满足锁相放大器对电压的输入限制条件,必须采取措施补偿磁体的感性电压。用此种方法测量超导磁体的交流损耗有以下几点局限:(1)超导磁体往往都有较大的电感值,因此其感性电压分量往往很大,在实际测量过程中很难能将其补偿掉,因此只能测量一些小电感值的线圈;(2)由于补偿过程中的信号都是正弦信号,所以这种测量方法只能用于测量超导磁体工作于正弦电流工况下的交流损耗;(3)使用锁相放大器测量阻性分量时,需要将参考信号和超导磁体电压信号在锁相放大器的输入通道进行来回切换,操作过程十分繁琐;(4)补偿电路都是直接或间接的接入了主电路中,难免会给系统增添负担或带来别的麻烦。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种测量超导磁体交流损耗的装置及方法,由此解决电测法测量超导磁体交流损耗存在局限性的技术问题。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种测量超导磁体交流损耗的装置,包括:电源模块、分流器R、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、数据采集模块和处理及显示模块;

所述电源模块,用于为所述装置提供电源;

所述分流器R,用于与待检超导磁体串联后并联在所述电源模块的两端,以测量线路中的电流;

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