基于超导储能的电力系统静态安全性在线评估

研究了超导储能(SMES)技术在电力系统静态安全性在线评估方面的应用。与SMES在电力系统中的其他应用（如储能和电力系统稳定控制等）不同，这种新的应用利用SMES灵活的能量输出方式，输出特定波形的功率信号作为扰动源，在不影响电力系统安全运行的前提下，激起系统在此工作点的振荡模式，通过对电力系统各节点频率响应曲线的检测和分析，得到潮流或结构变化时振荡模式的变化，从而进行在线的电力系统静态安全监测和评估。     

超导电力磁储能系统研究进展(二)——能量控制装置

对电力系统中超导磁储能（SMES）装置采用的电力电子技术的一般结构与原理进行了综述，对其关键的功率调节系统（PCS）做了详细的讨论，并给出了一些模拟试验结果。最后针对我国研究现状，提出了PCS进一步发展的方向。     

基于可控超导储能的波动负载补偿

提出了一种应用可控超导储能（SMES）装置对波动负载进行补偿的方法。它可以使电网输入的有功功率保持恒定，同时对负载的无功功率进行补偿以提高功率因数。为了有效地进行功率控制，SMES装置的变流器采用电流源型的拓扑结构并与负载并联连接，同时采用闭环控制方法以提高系统的动态性能。为减小交流电流谐波成分，采用了优化脉宽调制开关策略。最后给出了一套20 kJ/15 kW SMES 装置的仿真和实验结果。     

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置（SMES）建模问题，根据SMES样机实验结果，构造了SMES的二阶鲁棒模型；然后在单机无穷大系统中，得到了含SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步，基于反馈线性化方法将系统线性化，再利用线性H_∞理论求得SMES的鲁棒控制规律。最后，用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下，SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行，并显著提高系统的暂态稳定极限，从而提高系统的输电能力。     

用于静态安全在线评估的超导储能装置安装地点选择

利用超导储能（SMES）技术进行电力系统静态安全在线监测和评估是该技术在电力系统中的一种新应用，SMES装置安装地点的选择至关重要。文中首先推导了特征值对于负荷变化的灵敏度计算公式，以此为基础，提出了基于灵敏度的子系统划分方法，获得了系统静态安全薄弱区域，并说明了静态安全薄弱区域内SMES装置位置选择的过程。最后以EPRI 36节点系统为例，通过在不同节点安装SMES装置,对比负荷变化时监测节点的频域响应曲线的变化过程，说明了该安装地点选择的正确性。     

20 kJ/15 kW可控超导储能实验装置

介绍了一套可控超导储能（SMES）实验装置。该装置可作为可控超导储能在电力系统中应用的实验研究平台。它包括一个储能量为20 kJ的低温超导磁体和一个15 kW的基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的电流型变流装置。为了减少冷却系统的漏热，超导磁体通过Bi2223带材制成的高温超导电流引线同变流装置连接。变流装置采用双桥型拓扑和PWM开关策略以减少其输出电流中的谐波成分。为了可以执行高速和高精度的控制算法，变流装置的控制系统采用双DSP的控制器。文中还介绍了该实验装置各部分的结构和工作原理，并给出了初步的实验结果。     

电压不对称条件下并联电压源型SMES的触发方式

电压不对称条件下超导磁储能（SMES）的触发控制一直是个值得关注的问题。对称触发的SMES会向系统注入负序电流及以二倍频波动的功率。目前关于电压源型变换器不对称触发控制都是以消除负序注入电流为控制目标。文中在详细阐述不对称触发的研究背景的基础上，提出了可以消除有功功率二倍频波动的不对称触发。仿真计算结果表明，采用不对称触发后，SMES向系统注入的有功功率的平均值接近于系统的有功功率需求，二倍频分量幅值也明显降低。     

基于超导储能的暂态稳定控制器设计

设计了用于提高电力系统的暂态稳定超导储能（SMES）装置的非线性鲁棒控制器，并从数字仿真和动模实验两方面进行了验证。为了简化动态性能分析和控制器设计，在实验样机的基础上，提出了新的基于电流型变流器的SMES的动态模型，并将其转化为标幺制模型。通过外部干扰的引入，得到了装设SMES的单机无穷大系统的动态模型，并采用精确线性化方法和线性H_∞控制理论设计了SMES的非线性鲁棒控制器。为了验证该控制器的效果，对装设SMES单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验，并将其与常规PI控制器进行了比较。仿真和实验结果都证明了非线性鲁棒控制器具有良好性能。     

基于超导储能的瞬时电压跌落补偿

超导储能（SMES）是解决瞬时电压跌落问题的一种很有前途的方案。由于SMES自身的特点，基于SMES的瞬时电压跌落补偿装置在主电路结构、参数设计、补偿原理和控制方法上均不同于传统的动态电压恢复器。为了保护一个110 kVA的重要负载不受瞬时电压跌落的危害，一套基于SMES的瞬时电压跌落补偿系统正在开发中。该系统主要由0.3 MJ超导线圈、200 kVA绝缘栅双极晶体管（IGBT）电流型变流器和2.5 mH移相电抗器组成。文中通过理论分析和仿真计算介绍了系统主电路的工作原理及参数设计。为实现瞬时控制和获得更高的响应速度，采用了直接电流脉宽调制（PWM）开关策略。开环仿真结果表明，系统可以满足瞬时电压跌落的补偿要求。     

基于储能型稳控装置的电力系统阻尼特性分析

飞轮储能式柔性功率调节器（FPC）是一种以储能原理为基础的电力系统稳定控制装置。基于由一台同步发电机和一台FPC组成的双机无穷大系统模型，利用特征值分析法研究了FPC对电力系统阻尼特性的改善作用，并分别讨论了FPC功率调节响应速度和FPC可调功率对系统阻尼特性的影响。计算和仿真结果表明，FPC能够增加电力系统的总阻尼资源并优化阻尼分配，特别是FPC的动态有功功率调节能显著改善系统的阻尼特性并提高系统抑制低频振荡的能力。