我国科研团队在应用超导前沿领域攻克了一项关键技术瓶颈。针对无绝缘超导线圈在采用部分元等效电路(PEEC)模型进行电磁建模时,自感计算环节长期存在的积分奇异值问题,研究团队聚焦于环形、线叠、D形等常用无绝缘超导绕组,通过创新的分部积分法,成功实现了奇异值的有效消除,保障了电感矩阵计算的精确性。该问题的解决,为揭示超导失超机理、优化器件设计与提升运行安全性提供了关键的仿真基础,并清除了超导失超保护AI算法研发的重要障碍。

此项研究成果已发表在应用超导领域的权威期刊《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》上,论文题为“Establishment of the Inductance Matrix of Uninsulated Superconducting Windings With Different Shapes and the Treatment of Their Singular Value Problems”。该研究由国家自然科学基金和南方电网科技项目联合资助,展现了产学研协同攻关的成效。基于此模型,现已可实现百匝级、全尺寸无绝缘超导线圈的失超暂态、电磁耦合、电流分流及电热分布等关键特性的高精度动态仿真,其计算效率显著优于传统有限元方法。

该突破所建立的高效精准仿真方法,不仅为超导磁体的工程化设计与安全评估提供了直接支撑,也为研发基于AI的失超保护算法奠定了坚实的核心数据基础,有助于推动超导技术在能源、医疗等领域的更广泛应用。特别值得一提的是,相关核心计算代码完全由Python语言编写,为技术的自主可控、开源开放与持续扩展创造了有利条件。