[发明专利]一种用于超导能源管道的具有储能功能的超导有源滤波器

说明书

本发明公开一种用于超导能源管道的具有储能功能的超导有源滤波器，包括依次相连的交流侧滤波器、逆变器及其控制单元、直流侧超导电感；交流侧滤波器由滤波电感和滤波电容组成；所述超导电感内部从内到外依次为第一超导层、液氢层、第二超导层、液氮层、第三超导层和液化天然气层。

技术领域

本发明属于电力与新能源传输领域，特别是涉及一种用于超导能源管道的具有储能功能的超导有源滤波器。

背景技术

超导能源管道是一种集液氢-液化天然气-液氮-高温超导电缆于一体的能量混合传输线。实现能源电力的混合传输，提高了传输效率，且将液化天然气和液氢设于同一管道同时传输，减少了管道再敷设成本，又避免了任何一方搁置造成的管道浪费。

有源电力滤波器因其具有优良补偿效果、高响应速度、高可靠性、不受系统变化影响的优点，得到了学术界的广泛关注。由于有源电力滤波器的连接方式、直流侧储能元件(包括电容、电感)迥异，它们可以表现出更为灵活的补偿特性和更为优异的工作特性，针对该类补偿器的研究层出不穷。电压型有源电力滤波器在逆变部分的直流侧是一个恒压大电容。电流型有源电力滤波器在逆变部分的直流侧是一个恒流大电感。电压型有源电力滤波器具有损耗小、效率高、价格低等优点，它有着广泛的应用。电流型有源电力滤波器有更好的电流控制能力、可以更加有效地滤除开关谐波、易于保护、可靠性高，但损耗较大、价格高。

因此将超导电感代替电流型有源电力滤波器直流侧的铜电感，既可以拥有其本身的优良特性，又可以弥补其损耗大的缺点。但是采用单一材料制作超导电感，需要很长的带材才能得到较大的电感值，现有技术无法制作很长的带材。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能实现较大电感值、较小成本的，用于超导能源管道的具有储能功能的超导有源滤波器

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于超导能源管道的具有储能功能的超导有源滤波器，包括依次相连的交流侧滤波器、逆变器及其控制单元、直流侧超导电感；交流侧滤波器由滤波电感和滤波电容组成；所述超导电感内部从内到外依次为第一超导层、液氢层、第二超导层、液氮层、第三超导层和液化天然气层。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明涉及的超导电感可以同时达到滤波和储能两种目的，也可以仅作滤波用或仅作储能用，具有很强的灵活性和实用性；

(2)通过调整超导电感结构中不同材料的比例大小，可以灵活控制超导电感值，满足不同应用条件下对超导电感值的要求；

(3)第二超导层和第三超导层两侧都是冷却层，比单层制冷剂供应更能保证超导层的运行温度；

(4)采用此种结构的超导电感，可以利用能源管道中的能源进行冷却，不需要把使用后的冷却液液化，因此不需要液化装置，降低了冷却设备的成本。

(5)三个超导线圈产生的磁场可以相互抵消，增大电感的临界电流，提高容器的容量。

(6)液化天然气层在最外侧，液氮层在中间，液氢层在内侧，液化天然气层可以对液氮层和液氢层起保温效果，液氮层可以对液氢层起保温的效果，减少了能源的损耗。

(7)通过调整超导电感中不同材料的比例大小，从而达到所需的电感值。并可以用超导能源管道传输的液氮和液氢作为冷却材料，无须附加冷却装置，节约了运行成本，提高了运行可靠性。

附图说明

图1是超导电流型有源电力滤波器的拓扑结构图；

图2是超导电感的结构示意图；

图3是超导电感与滤波器的连接方式示意图；

图4是本实施例中超导电感的部分剖面结构示意图。