[發明專利]一種用于超導能源管道的具有儲能功能的超導有源濾波器

有效

• 申請號: 202110248274.2
• 申請日: 2021-03-07
• 公開（公告）號: CN113013887B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 金建勛;范穎君;王麗娜;穆帥;周倩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01;H01F6/00;H01F6/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種用于超導能源管道的具有儲能功能的超導有源濾波器，包括依次相連的交流側濾波器、逆變器及其控制單元、直流側超導電感；交流側濾波器由濾波電感和濾波電容組成；所述超導電感內部從內到外依次為第一超導層、液氫層、第二超導層、液氮層、第三超導層和液化天然氣層。

技術領域

本發明屬于電力與新能源傳輸領域，特別是涉及一種用于超導能源管道的具有儲能功能的超導有源濾波器。

背景技術

超導能源管道是一種集液氫-液化天然氣-液氮-高溫超導電纜于一體的能量混合傳輸線。實現能源電力的混合傳輸，提高了傳輸效率，且將液化天然氣和液氫設于同一管道同時傳輸，減少了管道再敷設成本，又避免了任何一方擱置造成的管道浪費。

有源電力濾波器因其具有優良補償效果、高響應速度、高可靠性、不受系統變化影響的優點，得到了學術界的廣泛關注。由于有源電力濾波器的連接方式、直流側儲能元件(包括電容、電感)迥異，它們可以表現出更為靈活的補償特性和更為優異的工作特性，針對該類補償器的研究層出不窮。電壓型有源電力濾波器在逆變部分的直流側是一個恒壓大電容。電流型有源電力濾波器在逆變部分的直流側是一個恒流大電感。電壓型有源電力濾波器具有損耗小、效率高、價格低等優點，它有著廣泛的應用。電流型有源電力濾波器有更好的電流控制能力、可以更加有效地濾除開關諧波、易于保護、可靠性高，但損耗較大、價格高。

因此將超導電感代替電流型有源電力濾波器直流側的銅電感，既可以擁有其本身的優良特性，又可以彌補其損耗大的缺點。但是采用單一材料制作超導電感，需要很長的帶材才能得到較大的電感值，現有技術無法制作很長的帶材。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種能實現較大電感值、較小成本的，用于超導能源管道的具有儲能功能的超導有源濾波器

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于超導能源管道的具有儲能功能的超導有源濾波器，包括依次相連的交流側濾波器、逆變器及其控制單元、直流側超導電感；交流側濾波器由濾波電感和濾波電容組成；所述超導電感內部從內到外依次為第一超導層、液氫層、第二超導層、液氮層、第三超導層和液化天然氣層。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

(1)本發明涉及的超導電感可以同時達到濾波和儲能兩種目的，也可以僅作濾波用或僅作儲能用，具有很強的靈活性和實用性；

(2)通過調整超導電感結構中不同材料的比例大小，可以靈活控制超導電感值，滿足不同應用條件下對超導電感值的要求；

(3)第二超導層和第三超導層兩側都是冷卻層，比單層制冷劑供應更能保證超導層的運行溫度；

(4)采用此種結構的超導電感，可以利用能源管道中的能源進行冷卻，不需要把使用后的冷卻液液化，因此不需要液化裝置，降低了冷卻設備的成本。

(5)三個超導線圈產生的磁場可以相互抵消，增大電感的臨界電流，提高容器的容量。

(6)液化天然氣層在最外側，液氮層在中間，液氫層在內側，液化天然氣層可以對液氮層和液氫層起保溫效果，液氮層可以對液氫層起保溫的效果，減少了能源的損耗。

(7)通過調整超導電感中不同材料的比例大小，從而達到所需的電感值。并可以用超導能源管道傳輸的液氮和液氫作為冷卻材料，無須附加冷卻裝置，節約了運行成本，提高了運行可靠性。

附圖說明

圖1是超導電流型有源電力濾波器的拓撲結構圖；

圖2是超導電感的結構示意圖；

圖3是超導電感與濾波器的連接方式示意圖；

圖4是本實施例中超導電感的部分剖面結構示意圖。