用于SMES的电压型换流器试验研究

为实现超导储能装置（SMES-Superconducting Magnetic Energy Storage）与输配电网之间的协调作用,达到提高电网输送容量、暂态稳定性和电压稳定性,提高配电网电能质量的目的。根据SMES的结构特点,结合目前大功率电力电子器件以及电路拓扑的发展趋势,设计了一台三单相H桥分立控制的电压型换流器（VSI-Voltage source inverter）及其控制系统平台。该电压型换流器采用三相器件独立运行结构,控制系统采用数字信号处理器（DSP-Digital Signal Processing）设计,在功能上实现了对串联于电力线路的注入电压幅值和相位的灵活控制,最后给出了一台20 kW电压型换流器原理样机对母线电压补偿功能的试验结果,试验结果表明,该电压型换流器可以满足超导储能系统的需要。     

用于超导储能系统的电流调节器试验研究

为实现超导线圈和电网之间的快速双向转换,设计了一种由电压型变换单元、高频变压器单元、电流型变换单元3部分构成的电流调节器.该电流调节器通过控制它和电压型换流器连接处的电容电压值来调节超导磁体充放电的方向,并采用双极性控制.最后给出了1台600W的电流调节器样机的试验结果,试验结果表明,该电流调节器可以满足超导储能系统的需要.     

超导储能用级联型大功率换流器控制系统设计

在超导储能系统中换流器与电网相连,使超导储能磁体能够通过换流器与电网进行能量交换,从而实现电网谐波抑制、有功无功补偿等功能.根据超导储能用换流器的特点,结合目前大功率电力电子器件以及电路拓扑的发展趋势,设计了一种结构灵活的换流器控制系统.该控制系统采用数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)相结合的分离模块式构架设计,在功能上实现了控制系统的算法部分与控制信号产生部分分离、系统的模拟部分与数字部分分离,从而大大提高了控制系统的电气稳定性及系统灵活性.该控制系统还可适用于多种大功率换流设备,因而具有较强的拓展性及通用性.     

电压型超导储能系统统一非线性控制策略

传统的电压型超导储能系统采用电压型换流器和斩波器分别进行建模和控制的方法,这种控制方式未考虑两者之间的相互影响,协调性能较差.文中建立了电压型超导储能系统的整体数学模型,并在此基础上提出了基于李亚普诺夫直接法的统一非线性控制方法.这种控制方法使得系统在大信号干扰下的稳定性大大提高,同时由于将电压型换流器和斩波器视为一个整体进行控制,两者的协调性得以加强,因此可以采用更小的直流连接电容连接.在斩波器的脉宽调制控制中,采用了载波移相法,提高了等效开关频率,有利于开关管功率的平均分配.系统仿真证明了该控制策略的有效性.     

电压型超导储能系统的统一直接功率控制方法

将PWM整流器的直接功率控制方法用于电压型超导储能系统的电压源型换流器，给出了新的开关矢量表，并提出了斩波器的直接功率控制方法。文中的电压源型换流器和斩波器的直接功率控制方法以有功功率为纽带，可对超导储能系统进行一体化的功率控制。仿真结果表明，该控制方法具有良好的控制性能，十分适用于电压型超导储能系统。     

超导储能系统提高风电场暂态稳定性研究

应用超导储能系统(SMES) 对提高风电场的暂态稳定性进行了研究。在深入研究超导储能系统运行原理的基础上,建立了基于电压型换流器(VSC)的超导储能系统模型,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,并提出了有功、无功功率综合控制策略。利用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真计算,结果说明超导储能系统不但能够在风速波动时平滑风电场的功率输出,而且能够提高风电系统的暂态稳定性。     

超导储能用电压型大功率换流器技术

在500 kVA超导储能系统研制中,为了选择合适的功率变换电路拓扑,使系统具有更高的电压等级和灵活性,比较了近年来国内外采用的几种电压型换流器。针对超导储能特点及其在电力系统中承担电能质量调节的要求,分析了传统2电平桥式换流电路、中点钳位型多电平换流电路以及级联型多电平换流电路的性能。分析结果表明,对于大功率超导储能装置,级联型多电平换流电路在电压等级、控制精度及结构灵活等方面均优于另外2种换流器拓扑,采用级联型换流器的超导储能系统实现了模块化构造,可以实现系统冗余及容错运行。仿真结果证实模块化超导储能系统能够在较低工作频率下精确控制电压质量。     

电压型高温超导储能系统变流器设计与试验

为提高电力系统动态稳定性,实现高温超导储能系统对电网电压跌落的有效补偿,采用三单相H桥型拓扑结构,搭建了一个电压型高温超导储能系统功率变换器.对控制系统、信号调理系统、功率和驱动保护电路进行了设计;基于SPWM脉冲触发方式,应用TMS320F2812型DSP实现了动态电压瞬时跌落补偿的全数字闭环控制,给出了相关的软件程...     

超导储能用电流调节器充放电数学模型及其控制系统

电压型超导储能系统由电压源换流器和斩波器构成.电压源换流器负责与系统进行有功和无功的交换,而斩波器则用来实现对超导磁体的充放电,以满足系统有功功率的要求.中科院电工所提出了一个带隔离变压器的双向DC/DC形式的电流调节器,实现了斩波器的功能.本文用状态空间平均法建立了电流调节器的充放电小信号数学模型,并在此基础上分别设计了电流调节器的充放电控制器,其中充电控制器采用滞环 PI调节的方式.针对放电控制,设计了两种三环控制器,并对其进行了分析比较.实验结果证明了该控制器控制性能的有效性.     

超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究

建立了超导储能装置(SMES)在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型.SMES经双桥系统的电流源型换流电路与电力系统相连.研究了具有快速响应特性的SMES在提高电力系统暂态电压稳定性方面的作用和其无功控制策略,以及采用不等触发角控制时的控制原则.在Matlab平台上编制了暂态仿真程序,对典型3机10母线系统进行了仿真计算.仿真结果表明,超导储能装置安装在动态负荷处,采用无功-电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性.