This paper presents the optimization for shape design of a field coil used High Temperature Superconducting Motor (HTSM). In materials of HTSM, critical current Ic is more sensitive to magnetic fields directed along the axis or the unit cell ($B_{\bot}$). Thus, in the shape design of the HTS magnet. the maximum $B_{\bot}$ should be reduced to limit Ic. In order to reduce the maximum $B_{\bot}$, the shape optimization of the magnet, which is used for the field coil of HTSM, is necessary. It can be accomplished by using Response Surface Methodology (RSM). Finally, the result of RSM is verified by comparison with these experimental results.
This paper deals with the design of decentralized controller for load-frequency control of interconnected power systems with superconducting magnetic energy storage units and Governor Dead Band Nonlinearity using Multi-Objective Evolutionary Algorithm. The superconducting magnetic energy storage unit exhibits favourable damping effects by suppressing the frequency oscillations as well as stabilizing the inter-area oscillations effectively. The proposed control strategy is mainly based on a compromise between Integral Squared Error and Maximum Stability Margin criteria. Analysis on a two-area interconnected thermal power system reveals that the proposed controller improves the dynamic performance of the system and guarantees good closed-loop stability even in the presence of nonlinearities and with parameter changes.
To apply the flux-lock type SFCL into power system, its current and voltage ratings are required to increase. Especially, in case of series connection of SFCLs, the countermeasure for simultaneous quenches must be considered. The structure, which each flux-lock type SFCL unit was wound in series on the same iron core, can induce the simultaneous quench of superconducting elements. Through the fault current limiting experiment for the suggested structure, it was confirmed that the even voltage burden among the superconducting elements comprising SFCLs could be made.
We investigated the properties of a hybrid type superconducting fault current limiter (SFCL), which consists of a transformer with multiple secondary windings and resistive $YBa_2Cu_3O_7$ (YBCO) thin film stripes. The secondary windings of the transformer were coupled with each other, and a superconducting current limiting unit of YBCO stripes was connected to each of them as a switch. Simple connection in series of SFCL units tends to produce imbalance in power among the units due to slight differences in quench current. In current design, magnetic coupling between the SFCL units provides a solution to power dissipation imbalance, inducing simultaneous quench by current redistribution in the YBCO films.
The superconducting transmission cable is one of interesting part in power application using high temperature superconducting wire. One important parameter in HTS cable design is transport current sharing because it is related with current transmission capacity and loss. In this paper, we calculate self inductances of each layer and mutual inductances between two layers from magnetic field energy, and current sharing of each layer for 4-layer cable using the electric circuit model which contain inductance and resistance (by joint and AC loss). Also, transport current losses which are calculated by monoblock model and Norris equation are compared. As a results, outer layer has always larger transport current than inner layer, and current capacity of each layer is largely influenced by resistance per unit cable length. As a conclusion, for high current uniformity and low AC loss, we have to decrease inductances themselves or those differences.
Choi, Jiman;Choi, Gahyun;Lee, Sun Kyung;Park, Kibog;Song, Woon;Lee, Dong-Hoon;Chong, Yonuk
Current Optics and Photonics
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제5권4호
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pp.375-383
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2021
We present a simulation method to design antireflection coating (ARCs) for fiber-coupled superconducting nanowire single-photon detectors. Using a finite-element method, the absorptance of the nanowire is calculated for a defined unit-cell structure consisting of a fiber, ARC layer, nanowire absorber, distributed Bragg reflector (DBR) mirror, and air gap. We develop a method to evaluate the uncertainty in absorptance due to the uncontrollable parameter of air-gap distance. The validity of the simulation method is tested by comparison to an experimental realization for a case of single-layer ARC, which results in good agreement. We show finally a double-layer ARC design optimized for a system detection efficiency of higher than 95%, with a reduced uncertainty due to the air-gap distance.
The flux-coupling type superconducting fault current limiter(SFCL) is composed of a series transformer and superconducting unit of the YBCO coated conductor. The primary and secondary coils in the transformer were wound in series each other through an iron core and the YBCO coated conductor was connected with secondary coil in parallel. In a normal condition, the flux generated from a primary coil is cancelled out by its structure and the zero resistance of the YBCO thin films. When a fault occurs, the resistance of the YBCO coated conductor was generated and the fault current was limited by the SFCL. In this paper, we investigated the fault current limiting characteristics according to turn ratio in the flux-coupling type SFCL. The experiment results that the fault current limiting characteristics was improved according to turn ratio.
The flux-coupling type superconducting fault current limiter(SFCL) is composed of a series transformer and superconducting unit of the YBCO thin films. The primary and secondary coils in the transformer were wound in series each other through an iron core and the YBCO thin film was connected with secondary coil in parallel. In a normal condition, the flux generated from a primary coil is cancelled out by its structure and the zero resistance of the YBCO thin films. When a fault occurs, the resistance of the YBCO thin films was generated and the fault current was limited by the SFCL. In this paper, we investigated the fault current limiting characteristics according to fault current level in the flux-coupling type SFCL. The experiment results that the fault current limiting characteristics was improved according to increase of the fault current level.
본 논문에서는 초전도에너지저장 시스템에 적합한 간략한 회로 구성과 높은 신뢰성을 가지는 단상 무정전 전원공급장치를 제안한다. 제안된 시스템은 공통암 방식을 적용하여 스위칭 소자수를 저감한다. Normal, Stored-energy, Bypass의 세 가지 동작 모드에 대하여 상세히 설명한다. 사용되는 스위칭 소자수를 저감시키거나 수동소자로 대체시킬 경우 제어가 복잡해지고 자유도를 감소키는 문제점이 있지만 고성능의 디지털 제어기를 통해 추가적인 부담 없이 해결할 수 있다. 제안된 시스템의 타당성 검증을 위해 시뮬레이션 결과를 제시한다.
We investigated resistive superconducting fault current limites (SFCLs) fabricated using YBCO thin films on 2-inch diameter sapphire substrates. Nearly identical SFCL units were prepared and tested. The units were connected in series and parallel to increase the current and voltage ratings. A serial connection of the units showed significantly unbalanced power dissipation between the units. This imbalance was removed by introducing a shunt resistor to the firstly quenched unit. Parallel connection of the units increased the current rating. An SFCL module of 4 units in parallel, each of which has minimum quench current rating. An SFCL module of 4 units in parallel, each of which has minimum quench current 25 A$\_$peak/, was produced and successfully tested at a 220 V$\_$rms/circuit. From the resistance increase, we estimated that the film temperature increased to 200 K in 5 msec, and 300 K in 120 msec. Successive quenches revealed that this system is stable without degradation in the current limiting capability under such thermal shocks as quenches at 220 V$\_$rms/.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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