Voltage sag compensation with minimum energy injection by use of a micro‐SMES

This paper presents a method to compensate voltage sags with minimum energy injection for a series‐connected voltage restorer using a micro‐SMES. A circuit for extracting the fundamental symmetrical components from sag voltages and a minimum energy injection algorithm is described. Simulations of voltage sag compensation have been carried out using PSCAD/EMTDC for various faults. The simulation results confirm the validity of the proposed method and show the possibility of reducing the size of energy storage devices. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 70–80, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10047     

Interconnected power systems with superconducting magnetic energy storage

The objective of this work is to discuss the concept of back‐to‐back interconnection systems with energy storage, especially with a Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) incorporated into a back‐to‐back DC link. In this case, each converter of the back‐to‐back system is used as a power conditioning system for the SMES coils. Since the AC–DC converter can be designed independently of the frequency of the power system, a two‐way switch is connected to the AC side of each converter. This two‐way switch can select the interconnected power systems. By using the two‐way switches, this system can provide the stored energy in the SMES system to each interconnected power system through two AC–DC converters. For instance, lower‐cost power of each power network can be stored through two converters during the off‐peak hours and made available for dispatch to each power network during periods of demand peak. Then this system increases the reliability of electric power networks and enables the economical operations depending on the power demand. This paper describes the unique operations of the back‐to‐back interconnection with SMES and discuses the optimal SMES configuration for a 300‐MW‐class back‐to‐back interconnection. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(2): 37–43, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20482     

超导储能装置用GTO PWM电流型变流器模块方阵

本文提出一种ＧＴＯＰＷＭ电流型变流器模块的连接方法。Ｎ×Ｎ个变流器模块组成一个方阵,通过适当地设计调制信号和载波信号的相位,该方阵能够实现特大功率变换,且网侧谐波得到抑制。由于ＰＷＭ主要用来实现功率的调节,因此ＧＴＯ仅需工作在较低的开关频率。本方案只需用Ｎ个移相变压器,就能获得６Ｎ２脉波变流器的特性。通过仿真,将变流器模块方阵与经典变流器模块直接并列结构作了比较。     

赋予能量管理角色的可控超导储能技术

由于可控超导储能（SMES）装置可以直接向电网吸收和释放能量，具有高效、无污染和安全可靠的特点，因此人们已改变仅仅将其用于调节电力系统日负荷曲线的初衷，更加热衷于将其用于提高电力系统的稳定性、可靠性以及用户电能质量，超导储能装置被赋予了电网能量管理系统的角色。文中简要介绍了超导储能装置的主要技术和原理，分析了其在提高电力系统稳定性、可靠性和改善电能质量方面的技术特点，以及未来的发展趋势。     

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。     

改进的互谱法分析SMES及其在虚拟仪器中的实现

传统检测方法处理表面肌电信号（SMES）时，个体差异比较大，本文针对这一不足，应用互功率谱比值法对肌电信号进行处理，并分析互功率谱的各项参数和对应肢体动作变化之间的关系．消除了肌电信号实际测量中不可测噪声的干扰。实验表明这种改进的互功率谱比值法与传统的自功率谱比值法的方法相比，动作模式识别率得到了提高。同时，采用虚拟仪器技术提高仪器的测量精度，降低成本。     

SMES变流器监控系统及其可视化设计

针对用于超导磁储能SMES(Superconducting Magnets Energy Storage)的变流器监控需要,设计了具有人机交互功能的可视化监控系统。该系统基于微控制器(MCU)+数字信号处理(DSP)双处理器的形式,使用C8051F020单片机作为监控系统主处理器,实现SMES变流器监控系统液晶终端的监控参数显示和人机交互界面;采用TMS320F2812芯片作为DSP控制处理器,用于实时数据采集、数据处理和变流器功率模块开关管控制。对SMES变流器监控系统的工作原理、硬件接口电路、软件程序设计进行了研究。采用该监控系统,通过传感器、DSP、单片机实时采集和处理各监控量的运行参数判断变流器的运行状态,可将各监控量在液晶终端上实时显示,同时DSP接收液晶终端的控制命令,从而控制变流器的运行状态。实验测试结果表明设计的SMES变流器监控系统可以实现对变流器系统运行状态的实时可靠监控。     

超导储能装置在微网的布局研究

研究了微网内超导储能装置安装地点的选取,从而有效地降低了有功功率网损。根据旋转坐标系下变流器的数学模型,通过变流器的输出电压在d-q轴分量的解耦,实现有功功率、无功功率的独立调节。以微网有功损耗为目标函数,分别建立基于灵敏度分析和遗传算法确定超导储能装置安装位置的数学模型。仿真结果表明,两种方法对于减少网络有功损耗都有显著的改善作用。     

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。     

空芯螺管型超导储能磁体的优化设计方法

微、小型超导储能系统由于运行操作灵活性和制造工艺简单而在电力系统中具有广泛的应用前景。作为超导储能系统的关键部件,储能超导磁体的优化设计,不仅应从技术上保证超导储能系统运行的安全可靠性,而且应能最大限度地降低制造成本。本文针对超导储能磁体系统的基本组成单元－螺管型超导磁体,从磁体绕组的基本参数如绕组厚度、径高比的变化出发,分析了螺管型储能超导磁体的储能效率,提出了螺管型超导储能磁体的优化设计方法。