This paper deals with high-Tc superconducting (HTS) power charging system with GdBCO magnet, photo-voltaic (PV) controller, and solar panels to charge solar energy. When combining the HTS magnet and the solar energy charging system, additional power source is not required therefore it is possible to obtain high power efficiency. Since there is no resistance in superconducting magnet carrying DC transport current the energy losses caused by joule heating can be reduced. In this paper, the charging characteristics of HTS power charging system was simulated by using PSIM. The charging current of HTS superconducting power charging system is measured and compared with the simulation results. Using the simulation of HTS power charging system, it can be applied to the solar energy applications.
We already fabricated a proto-type HTS charging system with photovoltaic (PV) system and obtained design parameters for DC converter and HTS charging system. In order to develop the real scale charging system efficiently, we suggested a maximum power point tracking (MPPT) controller using a perturb and observe (P&O) MPPT algorithm for PV system. In this paper, we designed and simulated the MPPT controller for the real scale HTS charging system. As well as, the PV module has been analyzed by solving solar cell equivalent equations. The simulated and theoretical results presented here are being considered the next study which addresses the design and fabrication parameters.
The technology of supplying the electric power by wireless power transfer (WPT) is expected for the next generation power feeding system since it can supply the power to portable devices without any connectors through large air gap. As such a technology based on strongly coupled electromagnetic resonators is possible to deliver the large power and recharge them seamlessly; it has been considered as a noble option to wireless power charging system in the various power applications. Recently, various HTS wires have now been manufactured for demonstrations of transmission cables, motors, MAGLEV, and other electrical power components. However, since the HTS magnets have a lower index n value intrinsically, they are required to be charged from external power system through leads or internal power system. The portable area is limited as well as the cryogen system is bulkier. Thus, we proposed a novel design of wireless power charging system for superconducting HTS magnet (WPC4SM) based on resonance coupling method. As the novel system makes possible a wireless power charging using copper resonance coupled coils, it enables to portable charging conveniently in the superconducting applications. This paper presented the conceptual design and operating characteristics of WPC4SM using different shapes' copper resonance coil. The proposed system consists of four components; RF generator of 370 kHz, copper resonance coupling coils, impedance matching (IM) subsystem and HTS magnet including rectifier system.
This paper presents the design and fabrication of a high-Tc superconducting (HTS) power supply for charging of the HTS magnet load, and its characteristics have been analyzed through experiments. HTS power supply consists of two heaters, an electromagnet, a Bi-2223 solenoid and a Bi-2223 pancake magnet load. In this experiment, 331 mH electromagnet and 0.8 A dc heater current were used, and 8.5 sec and 17 sec were used for pumping period. Mechanism of the superconducting switch is used for heater-trigger. In order to measure the pumping-current with respect to the magnet flux changes, hall sensor was installed at the center of the Bi-2223 pancake load. The experimental observations have been compared with the theoretical predictions. In this experiment, the pumping-current has reached about 1.2 A. In computer simulation, the maximum pumping-current of the system has been predicted to be about 2.7 A.
As the wireless power transfer (WPT) technology based on strongly resonance coupled method realizes large power charging without any wires through the air, there are advantages compared with the wired counterparts, such as convenient, safety and fearless transmission of power. From this reason, the WPT systems have started to be applied to the wireless charging for various power applications such as train, underwater ship, electric vehicle. This study aims for the effect and characteristics of different inserted resonance coil between Tx and Rx coils for charging system of superconducting magnetic levitation (MAGLEV) train. The transfer efficiency and effect are evaluated with helix type, rectangular type copper resonance coil, and HTS resonance coil under bulb and HTS magnet load, respectively. The input power is adapted with radio frequency (RF) power of 370 kHz below 500 W.
The heater-triggered switching system for charging of a high temperature superconductor(HTS) is prepared by simulation and investigated its characteristic by experiment. heater-triggered switching system consists of two nickel-chrome alloy heater, an electromagnet and YBCO bulk HTS. There are three important parameters to generate the pumping-current in this system. The timing sequential control of two heters and electromagnet is an important factor to generate pumping-current in the YBCO bulk HTS. Thermal analysis of the switching part in YBCO bulk HTS according to the heater input current was carried out. Electromagnet of 0.6[T] and DC heater input current of 2.3[A] were optimally derived. In this experiment, the maximum pumping current is reaches about 12[A].
This paper deals with the characteristics of persistent current switch (rCS) system fer applied HTS magnet system. To apply the high-Tc superconductor in superconducting machine such as motror, generator, MAGLEV, MRI, and NMR, the study on high-Tc superconducting persistent current mode must be performed. In this experiment, the PCS system consists otd superconducting magnet, PCS and magnet power supply. The superconducting magnet was fabricated by connecting four double pancake coils (DPCs) in series. The PCS was inductive double pancake coil type and heated up by the SUS 303L tape heater. The optimal length of PCS was calculated and thermal quench state of PCS was simulated by using finite element method(FEM) and compared with experimental results. The optimal energy to normalize the PCS was calculated and introduced. Finally, the persistent current was observed with respect to various ramping up rate and magnitude of charging current.
The superconducting magnets have a large inductance as well as high operating current. Therefore, mega-joule scale energy can be stored in the magnet. The energy stored in the magnet is sufficient to damage the magnet when a quench occurs. Quench heater and dump resistor can be used to protect the magnet. However, using quench heater to create quench resistors through heat transfer can be slower than instantly switching resistors. Also, electrical short, overheating and breakdown can occur due to quench heater. Moreover, the number of dump resistor should be limited to avoid large terminal voltage. Therefore, in this paper, we propose a quench protection method for extracting the energy stored in a magnet by charging and discharging energy through a capacitor switching without increasing resistance. The simulation results show that the proposed system has a faster current decay within the allowable voltage level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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