电压源型SMES 功率调节特性研究

在论述电压源型SMES(VSMES) 调节输出功率的机理的基础上,利用MATLAB 建立了VSMES 的时域仿真模型,利用所建立的模型,分别对VSMES 的有功功率、无功功率及有功和无功同时独立四象限调节特性进行了仿真研究,所得的结论为VSMES 的建模、运行、设计和系统参数的选择提供了依据。     

基于VSC的超导储能装置中功率调节系统的设计

针对超导储能装置中基于电压源型变流器的功率调节系统,给出了基于电压源型变流器(VSC)和斩波器(Chopper)的超导储能(SMES)装置功率调节系统(PCS)的主电路拓扑结构和使用占空比表达的PCS低频数学模型,提出了使用非线性变换实现状态方程线性化的方法,通过状态方程的线性化实现有功功率、无功功率及直流侧电压解耦控制的系统设计。Matlab/Simulink环境下系统仿真结果表明,设计的PCS系统控制器对阶跃和正弦波功率指令具有很强的跟踪能力,且直流侧电压有很强的抗干扰能力。     

SMES装置用电压源型变流器双闭环功率控制系统设计

基于PI控制器的双闭环功率控制系统简单可靠,但存在理论参数控制效果不理想、参数进一步调整缺乏系统方法的问题。针对该问题,以超导磁储能(SMES)装置中较常采用的电压源型变流器(VSC)为对象,研究其双闭环功率控制系统中PI参数的设置方法。首先给出SMES系统中VSC数学模型及控制系统结构,并基于二阶最佳整定思想推导各环PI控制器理论参数的计算式;然后以传递函数及根轨迹为工具,分析各环PI控制器参数变化对各环动态特性的影响规律,并据此总结参数调整步骤;最后通过仿真算例验证理论分析的合理性和参数调整步骤的有效性。     

三相电压源逆变器功率解耦控制

推导并分析了三相电压源逆变器的输出有功功率及无功功率之间的耦合关系。基于该耦合关系讨论了"V"和"P"2类不同的耦合规范型及对应的解耦方法。将2类解耦方法应用于功率的控制,并通过仿真试验对结果进行了分析比较。仿真结果表明,"P"型规范解耦能实现对三相逆变器输出功率的精确控制。     

应用于超导储能的功率调节系统

讨论了一种适用于超导储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,简称SMES)的电流型功率调节系统.主电路设计采用了模块化结构,易于扩容;控制电路采用以主控DSP和MCU为核心的两级结构.利用瞬时功率检测方法所得到的有功功率和无功功率进行功率闭环控制.实验结果说明.功率调节系统能够在四象限内快速、独立地控制有功功率和无功功率.单机无穷大系统的三相短路实验表明,超导储能系统能够显著抑制发电机的功率振荡.     

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.     

直流输电系统电压源换流器直接功率控制研究

随着全控型电力电子器件的成本降低和技术不断成熟,电压源换流器技术在直流输电领域得到广泛应用。基于矢量表的直接功率控制由于其结构简单、动态响应快、参数鲁棒性好和无需电流内环整定等优点而得到了国内外学者的广泛关注。研究一种应用于直流输电领域基于直接功率控制的电压源换流器,提出一种有效的控制矢量表,具有很好的稳定性和动态响应。最后以仿真结果验证所提矢量表的有效性。     

超导磁储能装置的功率实时控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略,在此基础上,研究了能够按照系统要求对两种超导磁储能装置进行有功和无功功率实时调节的功率控制方法。     

SMES抑制电力系统功率振荡的控制策略研究

为实现超导磁储能装置(superconducting magnetic energy storage,SMES)对电力系统功率的准确跟踪与快速补偿,并有效抑制系统的功率振荡,首先分析了包含SMES的单机系统的功角特性,基于系统的能量函数,以提高系统阻尼为目标,提出了以SMES接入点电压及其变化率为控制变量的导纳控制方法数学模型。与传统的以接入点电压幅值或相角做控制变量的控制方法不同,导纳控制方法不仅与接入点电压幅值有关,还与其变化速度有关,因而可提高SMES响应的灵敏度和精度。最后,通过算例验证了SMES抑制单机无穷大系统功率振荡的效果,结果表明该控制方法不仅可以有效抑制功率振荡,而且能使系统迅速恢复稳定状态,从而能提高电力系统的运行稳定性。     

多相并联LLC电压型谐振逆变电源控制与调节

目前,逆变电源的相移控制一般应用在单个逆变器中,而逆变电源容量的提高常采用多管并联或高频变压器并联的方式实现.提出了一种控制、调节逆变电源并提高其输出功率的新方法.该方法通过控制多个逆变器间的相移来有效控制和调节逆变电源的输出功率,同时通过多相并联电感一电感一电容(LLC)电压型谐振逆变器来提高逆变电源输出功率.推导出了不同相移控制下各相逆变器输出电流、输出有功功率及负载电流和电源效率的计算公式,并对不同相移时逆变器输出有功功率、无功功率和负载功率进行了仿真分析,同时设计了两相并联相移控制LLC电压型谐振逆变电源实验样机,进行了实验验证.仿真和实验结果表明,所提出的新方法能有效控制和调节逆变电源的输出功率,提高电源容量,简化功率调节过程,降低开关损耗,从而提高系统效率.     

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。     

用于10kV变电站的超导储能系统的监控系统设计

超导储能系统（SMES）中包括高温磁体系统、DC／DC变换系统、换流器输出系统等几大部分,系统的安全稳定高效运行建立在各个子系统的正常工作的基础上。针对1MJ／500kV·A／10kV超导储能系统中各个子系统复杂的运行状态和大量的系统运行数据需要实时进行监控的问题,设计了一套基于CAN总线技术的新型监控系统,并给出了该系统的硬件组成、软件设计及实现方法。实验证明该系统能够可靠地完成监控目标。     

三相电压型PWM整流器非线性解耦控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性仿射模型，推导出其对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈矩阵，得到了三相电压型PWM整流器反馈线性化模型，提出了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制策略。对三相电压型PWM整流器解耦控制特性进行了细致分析和研究。结果表明，反馈线性化能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制。给出的试验结果验证了文中理论研究的正确性。     

用于10 kV变电站的超导储能系统的监控系统设计

超导储能系统(SMES)中包括高温磁体系统、DC/DC变换系统、换流器输出系统等几大部分,系统的安全稳定高效运行建立在各个子系统的正常工作的基础上.针对1 MJ/500 kV·A/10 kV超导储能系统中各个子系统复杂的运行状态和大量的系统运行数据需要实时进行监控的问题,设计了一套基于CAN总线技术的新型监控系统,并给出了该系统的硬件组成、软件设计及实现方法.实验证明该系统能够可靠地完成监控目标.     

基于输入/输出反馈线性化的SMES控制策略研究

由于超导磁储能系统(SMES)的非线性特性,精准的控制策略是SMES实际应用的基础。文中提出了一种基于新型非线性鲁棒控制的SMES功率控制策略。建立了电压源型SMES的交流侧变流器以及直流斩波器两部分的数学模型。根据反馈线性化原理,设计了SMES基于输入/输出反馈线性化控制策略。仿真结果表明,基于输入/输出反馈线性化控制的SMES对功率指令具有优秀的跟踪能力,同时能够快速稳定直流侧电压。与SMES的经典PI控制策略进行对比分析,所提出的控制策略具有更好的鲁棒性和快速收敛性。     

SMES及其在电力系统中的应用

ＳＭＥＳ（超导蓄能）是一种高效、快速的蓄能装置,在电力系统中具有广泛的应用前景。全面总结了ＳＭＥＳ在电力系统中的作用,分析了ＳＭＥＳ在使用中的局限性,提出了ＳＭＥＳ今后的研究方向。从已有的ＳＭＥＳ工程实践来看,ＳＭＥＳ在电力系统中能起到很大作用,但受制造工艺水平的限制,目前只有小型ＳＭＥＳ能完全用于电力工业,大型ＳＭＥＳＲ 实用化还有赖于超导技术的进步。     

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。     

超导储能用大功率换流器及其控制技术

根据超导储能系统的研制现状,阐述了超导储能系统中大功率换流器技术的发展,比较了近年来采用的电压型大功率变换流电路的优缺点以及控制方式,并在此基础上分析了基于载波调制的相移PWM技术和基于非载波PWM的滑模控制技术的不同控制特点。分析表明,级联型换变流电路拓扑的工作特性及灵活性优于其它常用的电路拓扑,易于构成大功率高性能的超导储能用换变流电路;用于级联型电路的控制策略具有简单可靠等优点。     

超导储能改善并网风电场稳定性的研究

建立了风电机组和超导储能(SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善.针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略.对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击.