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本文以超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage，SMES)磁体的优化设计与稳定性研究为目标，分别对YBCO带材的基本特性，SMES磁体的优化策略，超导线圈特性的实验测试与模拟仿真等方面做了一系列的研究。 1.开展了YBCO超导带材的基本特性研究，包括临界电流，拉伸，交流损耗，B-J关系，均匀性五个方面，通过理论分析和实验研究掌握了YBCO带材基本特性和参数，进一步明确了影响超导磁体稳定性的主要因素。 2.从超导磁体的稳定性和超导带材用量出发，通过设计磁体优化的目标函数、约束条件、优化算法，研究超导带材不均匀性对优化过程的影响，完成了用于SMES磁体的优化策略，并对三种不同结构的单螺管磁体在不同温度下进行了结构的优化和性能的对比。结果表明:在不同温度下，磁体结构的不同会导致带材用量的不同。在77K左右的温度下，当储能量一定时，外阶梯截面的磁体结构使用的带材量较少;相反，在20 K温度下，内阶梯截面的磁体结构使用的带材量较少。 3.对SMES线圈的损耗特性、E-I特性、临界电流以及Ic分布等影响储能磁体稳定运行的物理特性进行了原理性的分析和实验测试。以H-formulation为求解方程，搭建了超导材料的仿真模型，对SMES线圈的一些特性进行了仿真研究，并利用实验数据对模型加以了验证。结果表明超导材料的仿真模型可以比较准确的模拟出SMES线圈和YBCO带材的诸多特性。 4.在有限元软件COMSOL和MATLAB数据接口的基础上，研究了模型m文件和S-Function的工作原理，并且将超导有限元模型写入到S-Function中，完成了超导模型在S-Function中的封装并使其在Simulink环境下运行，实现了超导模型与电路模型的磁场-电路耦合仿真。仿真结果与实验数据对比表明场路耦合仿真能够准确的描述SMES线圈和YBCO带材的物理特性。