高温超导磁体的交流损耗快速评估方法研究

论文摘要

交流损耗是高温超导磁体动态运行中的主要热源,其大小和分布直接影响超导磁体的热稳定性。快速、准确地评估超导磁体在动态运行中的交流损耗,有助于确定磁体安全运行电流区间和变化率,优化磁体的结构和低温系统参数,降低动态运行时的热损耗,提高的超导磁体的热稳定性,降低失超保护装置的压力。超导磁体交流损耗的实时评估十分重要,但由于实际工程应用中,超导磁体一般规模较大,目前交流损耗计算中应用广泛的有限元方法计算量大、计算速度慢,难以对超导磁体交流损耗进行实时评估。本文提出了一种可以快速计算交流损耗的多尺度建模方法,通过一系列改进型的背景磁场估算方法提高了多尺度模型的准确度,在此基础上,建立了基于神经网络的交流损耗快速评估模型。具体工作内容如下:(1)介绍了多尺度模型的基本思想和传统多尺度模型的建模方法,归纳了其背景磁场估算方法——均匀电流密度法的原理,利用多尺度模型计算了单螺管高温超导线圈的交流损耗,对比分析了多尺度模型、均质化模型与H方程模型。(2)阐述了改进多尺度模型背景磁场估算方法的思路,提出了一系列改进型背景磁场估算方法,给出了其建模流程,以H方程模型的计算结果为参考,分析对比了不同背景磁场估算方法在计算速度、准确度、适用范围等方面的特点。(3)开发了基于神经网络模型的交流损耗实时预测工具,采用多尺度模型构建了150kJ高温超导磁体在不同运行工况下的交流损耗数据库,得到了超导磁体交流损耗与运行工况的映射关系,利用该神经网络模型预测了新工况下的交流损耗。以均质化模型为参考,验证了该模型的准确性与适用性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张中平

导师: 任丽

关键词: 高温超导磁体,交流损耗预测,多尺度模型,神经网络模型,方程,均质化模型

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,材料科学,电力工业

单位: 华中科技大学

基金: 国家自然科学基金面上项目“基于多参量融合的高温超导磁体在线运行安全状态评估方法研究及实验验证”

分类号: TM26

总页数: 68

文件大小: 4364K

下载量: 102

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标签：高温超导磁体论文;  交流损耗预测论文;  多尺度模型论文;  神经网络模型论文;  方程论文;  均质化模型论文;