基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响，文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动，并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真，验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

电压源型超导磁储能装置特性的全时域仿真研究

介绍了电压源型超导磁储能装置（VSMES）的基本结构和工作原理，在Matlab环境下建立了VSMES的全时域仿真模型，利用所建立的模型对VSMES的稳态和动态特性进行了详细的时域仿真研究。详细分析了一个稳态周期内，各阶段VSMES的物理工作过程和能量流传情况，并在此基础上总结了VSMES系统参数对其特性的影响特点。动态研究着重分析了系统参数对其动态响应的影响，以及在电力系统暂态过程中的作用。所得结论为VSMES系统的设计、运行和参数选择提供了依据。     

超导限流储能系统的原理与有源限流仿真

基于限流集成原理与储能集成原理，共用一个超导磁体，将桥路型超导故障限流器（BSFCL）与超导储能系统（SMES）集成于一体，构成了超导限流储能系统（SFCL-MES）。该系统解决了桥路型故障限流器不能限制故障电流稳态值以及超导储能在系统故障时的补偿容量过大的问题。所提出的SFCL-MES既可以限制故障电流峰值和稳态值，也可以补偿系统电压，提高了超导磁体的利用率。文中分析了SFCL-MES的有源限流的原理，给出了它的有源限流等效模型。在此基础上，提出了SFCL-MES的有源限流的2种实现方法：有源电阻限流和有源电压限流。在PSIM上对SFCL-MES有源限流的各种方式进行了仿真。仿真结果验证了它的可行性。     

超导限流储能系统的建模与优化

超导限流储能系统(SFCL-MES)是将超导储能系统与桥路型超导限流器集成起来实现的，二者共用一个超导磁体。文中分析了SFCL-MES的集成建模与优化的原理。根据SFCL-MES的限流集成原理，提出了它的限流集成模型。基于SFCL-MES在故障限流时的动态拓扑分析，建立了它的动态数学模型。在此基础上，根据不同的优化目标，建立了相应的优化模型，并对优化结果进行了比较分析。最后对于SFCL-MES集成后可以减小超导磁体容量的原理进行了讨论。     

超导限流储能系统的集成设计与试验

为了试验超导限流储能系统（SFCL-MES）的基本原理，设计了1台220 V/25 A/6 kW的SFCL-MES模型样机。提出了一种用于配电系统的SFCL-MES的系统结构，它由2个串联于变电站负荷的故障限流端口及1个并联于变电站母线的储能端口组成，既可以限制变电站的短路电流，又可以提高整个变电站的供电质量。分析了SFCL-MES的集成设计原理，讨论了SFCL-MES的4个组成部分：双向换流器单元、双向电流调节器单元、全波整流桥单元以及高温超导磁体单元的设计结构以及主要参数。在模型上对SFCL-MES的故障限流原理进行了试验，初步验证了它的有效性。     

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散L₂增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型，继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器，所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性，显著改善系统的动态性能。     

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600 W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。     

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。     

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。     

基于超导储能的综合电能质量调节装置及其控制策略

介绍一种新型综合电能质量调节装置——并联处理在线不间断电源，该装置仅采用一套双向电流型变流装置，利用超导线圈作为直流侧储能元件，可实现负载电压调节、有源滤波和改善功率因数等多项功能，并具有损耗小、结构简单等优点。根据装置的结构特点和工作原理，提出了一种基于同步旋转坐标系统的解耦和前馈补偿控制策略，通过采用电源电流“预补偿”的方法，解决了常规前馈补偿方法中电源电流暂态分量衰减过慢的问题。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对该装置及其控制策略进行了仿真分析，仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

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。     

35 kJ/7 kW直接冷却高温超导磁储能系统

介绍了直接冷却高温超导磁储能（SMES）系统（35 kJ/7 kW）的总体结构和基本试验结果。该系统主要由超导磁体、低温系统、功率调节系统和监控系统组成。实验结果表明，通过直接冷却将储能磁体成功冷却到了20 K以下;储能磁体的直流临界电流达到150 A，临界储能量84 kJ，磁体中心场强4.5 T;监控系统和变流器能控制SMES与系统快速独立地在四象限进行有功功率和无功功率交换;在电力系统动态模拟实验中，SMES能有效抑制电力系统中因发电机机端短路故障引起的功率振荡。     

基于遗传算法的超导磁储能装置H2/H∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法)设计H₂/H_∞鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H_∞范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H₂范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题，并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比，所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性，还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置（SMES）PI型鲁棒控制器的设计，时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性，在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外，控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。     

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。     

用可再生能源充电的SMES装置在系统调频中的应用

受自然条件限制,可再生能源发电具有很大的随机性,直接并入电网会对系统造成一定的冲击,增加系统不稳定的因素。文中以风能为例,提出将风能等可再生能源作为超导磁储能（SMES）装置的充电电源,为可再生能源的使用提出一个新的思路。SMES装置具有转换效率高且动作快速的特点,能够与系统独立进行有功、无功的交换。因此,SMES装置可以根据系统负荷变化快速调整出力来稳定系统频率及减少不必要的联络线功率流动。仿真结果证明,SMES装置的投入可以有效改善系统频率,解决旋转备用不足的问题。     

CAN总线在自并激励磁系统的应用

阐述了控制器局域网(CAN)总线传输的原理,以EXC9000自并激励磁系统为例说明了CAN总线在励磁系统中的主要结构及功能.对CAN总线在励磁系统应用中的抗干扰问题进行了分析,并从软、硬件方面介绍了一些解决干扰问题的技术措施.     

电力网格体系初探:(三) 原型系统的设计与实现

电力网格原型系统是研究电力网格结构、功能和技术实现的基础。在分析电力网格体系结构的基础上，总结出研究电力网格技术的关键技术问题并加以解决。设计并实现了一套电力网格原型系统，实现了基于电力网格技术的分布式潮流计算。     

大容量通用电力电子功率模块散热系统的设计

介绍了750kV·A大容量通用电力电子功率模块,论述了绝缘栅型双极晶体管（IGBT）器件功率损耗计算方法。设计了一种新型水冷散热器并通过Qfin热分析软件对该散热器进行了仿真优化,选定了水冷散热器的最佳进Vl流量并通过试验平台进行了实际验证。试验结果表明,该散热器散热性能达到了设计要求。     

高可靠性电力二次系统建设方案在长洲水电厂的应用

文章介绍了高可靠性电力二次系统建设方案。方案基于全面防护、突出重点、分层分区、强化边界、简单性和可靠性的基本原则进行设计,结合先进的信息技术,实现了电力二次系统的安全防护,提高了系统的可靠性,保障电力系统的正常稳定运行,满足电力二次系统建设要求。实际应用表明该方案达到了设计要求,具有很好的实际效果。     

新型水电站傅氏电力录波监测装置的研究与设计

本文在分析电力信号特点的基础上，应用傅氏滤波算法对电力信号的基波向量、有效值(RMS)、有功功率和无功功率的参数进行了详尽的分析与计算，并将数字信号处理专用芯片(TM8320C32)应用于一种新型电力录波监测装置。文中给出了数字信号处理部分的系统软硬件设计。