基于PWM整流器双闭环控制的超导电磁储能功率调节器的研究

本文基于电压型超导电磁储能系统(Superconducting Magnet Energy Storage,简称SMES)的基本结构和工作原理,结合脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)整流器的应用,建立了三相电压型PWM整流器控制的超导电磁储能系统的数学模型.设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统,并运用Mat-lab/Simulink仿真分析软件对基于PWM整流器的超导电磁储能双闭环控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明PWM整流器双闭环控制策略应用于SMES电压型SMES功率控制器比直接电流控制等传统的控制策略反应速度更快,向电网注入谐波电流更小,有利于提高了电网的稳定性.     

超导储能系统的失超检测

超导磁体的失超检测与保护是超导电力技术实用化的一个重要课题。文中针对超导储能系统的特点,设计了一套用于超导储能(SMES)磁体的失超检测系统。该系统采用有源功率检测方法,通过对超导磁体上产生的失超信号进行隔离、放大、滤波以及比较等,实现失超信号的检测。实验结果表明,该失超检测系统能够及时准确的检测到失超信号,为超导储能系统的失超保护提供了可靠的前提条件。     

模块化高温超导磁储能系统辅助微网模式切换的应用研究

超导磁储能系统(SMES)由于具有快速响应能力和较高的储能密度,能够有效地平衡微电网中分布式电源与负荷之间的不平衡功率。近年来随着微电网规模的扩大,单台SMES由于容量限制,难以满足储能需求。本文引入模块化超导磁储能系统,并在Matlab/Simulink平台搭建微网模型,进行仿真实验,仿真结果显示模块化SMES能够增大微电网在并网/孤岛运行模式切换过程中的惯性,提高微电网的功率调节能力,保证微电网的安全稳定运行。     

微网超导储能电流型变流器的FABP-PID控制

超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)技术所具有的高效性、响应快、无限循环等特征与可再生能源下的微电网结合有重要价值,应设计优秀的算法用以控制变流器,并调整微电网运行中所存在的波动性与不稳定性。由此,提出FABP-PID下的微网超导储能电流型变流器的控制方法,该方法融合复合载波PID控制,模糊控制与ABP神经网络的控制思想,并充分考虑了被控对象的拓扑构造和工作模式,以及三相五电平CSI的电流特征。通过35 kJ/7 kW超导磁储能微电网实验系统所获得实验结果表明,所产生的交直流纹波小,波形不易发生畸变且调整速率较快;当发生扰动时,所控制的SMES型微电网系统稳定性较好。     

含超导磁储能装置的电力系统关键技术研究

超导磁储能系统(SMES)因其响应速度快,能够灵活地对有功、无功功率进行独立控制等特点,在电力系统中具有良好的应用前景。简要介绍了超导磁储能装置的应用现状;从装置及系统两个层面分析了SMES应用的关键技术问题;结合新能源发电及新型用电负荷探讨了SMES未来的应用场景。     

超导储能系统用斩波器的原理及设计

超级储能系统(SMES)的特点是,储能密度大,超导电阻为零,并且容易控制.这使得超导储能不仅能在微秒、毫秒放电领域与电容器竞争,在秒级放电领域与旋转储能装置和电池组竞争,而且使它能在其他许多领域大显身手.本文介绍了超导储能系统(SMES)用斩波器的原理和特点.根据超导储能磁体的要求,提出了一种适用于超导储能用斩波器的电路拓扑结构,并分析了斩波器的工作原理和特点.通过计算机仿真验证了峰值电流控制方式的正确性.     

微型SMES用超导储能磁体试验研究

超导储能磁体是超导储能系统(SMES)的关键部件,因此有必要在SMES系统运行前对超导储能磁体进行系统试验研究.本文以第二代高温超导(YBCO)线材设计制作的超导储能磁体为试验对象,通过降温试验、临界电流测试、储能量测试和对地绝缘测试等试验测试并分析了超导储能磁体的电气和低温绝缘性能.试验结果表明:超导储能磁体基本性能...     

超导磁储能装置在风电场中控制策略的研究

超导磁储能装置(SMES)是将超导技术、电力电子技术、控制理论和能量管理技术相结合的一种新型储能装置,它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一新的角度出发,考虑提高电力系统稳定性的问题。理论研究表明:这是一种提高电力系统稳定性有效的新措施。为了促使这一理论的广泛应用,同时进一步提高SMES的可靠性,研究了将超导磁储能装置应用于风电场,可稳定系统输出;并在此基础上,对风电场中超导磁储能装置的关键技术之一——系统的信号选取和控制策略做了研究。最后对其发展趋势进行了介绍。     

用于超导储能系统的失超信号检测

本文介绍了一种用于超导储能(SMES)的失超信号检测系统.该系统采用电桥检测方法,以NI-6221数据采集卡和自制信号转接盒为硬件,在LabVIEW软件平台下完成对电桥信号的采集、显示、滤波和分析处理.实验过程中该系统工作稳定可靠,取得良好效果.     

基于GA__BP算法的超导储能装置直接功率控制策略

将遗传算法优化得到的权值赋予神经网络,以消除神经网络的局部最优性。再将这种算法应用到超导储能系统(Superconducting Magnetics Energy Storage,SMES)中,得到一种能够改善超导储能系统响应时间,提高超导储能装置稳定性的直接功率控制策略。仿真结果表明,本文提出的控制策略获得了较好的控制效果,适用于超导储能系统。     

高温超导储能监控系统的设计与实验验证

根据高温超导储能系统(SMES)的结构特点和运行要求,设计了一套超导储能监控系统,并联合SMES其他部分进行了动模实验.该监控系统基于智能仪表、虚拟仪器及PXI总线技术,实现了SMES系统的电压、电流、功率和温度等一系列参数的实时检测和各个子系统的协调控制,进行了降温实验、临界电流测试和动模实验等实验.实验结果表明,监控系统能对SMES系统进行良好的监测和控制,满足预定的系统功能.     

螺管型NbTi储能磁体的优化及尺寸效应

储能系统是改善供电质量,保证工作系统可靠运行的重要装置.超导储能(SMES)的核心部件是超导磁体.储能范围1MJ～100MJ的小型或微型SMES近年得到特别的重视.本文讨论了螺管型铌钛SMES磁体的尺寸参量对储能水平和储能密度的影响,给出了小型SMES螺管磁体的尺寸与储能水平的关系曲线,提出了该类磁体在较大储能范围内快速确定设计方案的简便方法.     

1MJ高温超导储能磁体的设计方案研究

微型超导储能系统(SMES)可用于改善电能质量和电力系统的动态稳定性,但在应用中需满足漏磁场的要求,本文主要以储能量为1MJ的超导储能磁体为例,结合多种有源屏蔽型超导储能磁体的结构特点,主要包括轴线平行、组合式环型,研究了有源屏蔽微型超导储能磁体的方案.对以上这两种类型的超导储能磁体进行了优化设计,并对优化结果进行了比较分析.     

1MJ高温超导储能磁体的设计方案研究

微型超导储能系统(SMES)可用于改善电能质量和电力系统的动态稳定性,但在应用中需满足漏磁场的要求,本文主要以储能量为1MJ的超导储能磁体为例,结合多种有源屏蔽型超导储能磁体的结构特点,主要包括轴线平行、组合式环型,研究了有源屏蔽微型超导储能磁体的方案.对以上这两种类型的超导储能磁体进行了优化设计,并对优化结果进行了比较分析.     

基于自抗扰控制的超导储能变流器设计北大核心CSCD

超导磁储能(SMES)是一种以电磁能的形式储存电能的装置,在提高电力系统稳定性、改善电网电能质量、平滑间歇性能源出力等方面具有广阔的应用前景.本文针对现有SMES控制中存在的不足,将自抗扰控制引入SMES的功率控制方案中.首先介绍了自抗扰控制器的一般设计方法;然后结合SMES的数学模型设计了SMES双闭环自抗扰控制方案;最后在MATLAB/simulink环境中进行仿真,对比了采用传统PI控制和自抗扰控制时SMES的动态性能.仿真结果表明,在功率参考值突变、系统参数变化等工况下,本文所提方法克服了传统PI控制器对SMES功率控制的缺陷,能够快速、无超调地对SMES功率进行控制,并能有效抑制扰动的影响.     

基于自抗扰控制的超导储能变流器设计

超导磁储能(SMES)是一种以电磁能的形式储存电能的装置,在提高电力系统稳定性、改善电网电能质量、平滑间歇性能源出力等方面具有广阔的应用前景.本文针对现有SMES控制中存在的不足,将自抗扰控制引入SMES的功率控制方案中.首先介绍了自抗扰控制器的一般设计方法;然后结合SMES的数学模型设计了SMES双闭环自抗扰控制方案;最后在MATLAB/simulink环境中进行仿真,对比了采用传统PI控制和自抗扰控制时SMES的动态性能.仿真结果表明,在功率参考值突变、系统参数变化等工况下,本文所提方法克服了传统PI控制器对SMES功率控制的缺陷,能够快速、无超调地对SMES功率进行控制,并能有效抑制扰动的影响.     

1MJ高温超导储能磁体的设计方案研究

微型超导储能系统（SMES）可用于改善电能质量和电力系统的动态稳定性，但在应用中需满足漏磁场的要求，本文主要以储能量为1MJ的超导储能磁体为例，结合多种有源屏蔽型超导储能磁体的结构特点，主要包括轴线平行、组合式环型，研究了有源屏蔽微型超导储能磁体的方案．对以上这两种类型的超导储能磁体进行了优化设计，并对优化结果进行了比较分析．     

SMES变流器基于自抗扰的改进型模型预测控制

为提升SMES变流器控制系统性能,提出一种基于自抗扰的改进型模型预测控制策略。其中,内环采用基于三矢量的改进型模型预测控制,以降低系统电流波动,同时保证开关频率固定;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对超导磁储能变流器的综合控制。仿真结果表明,在同一采样频率下,该控制策略比基于自抗扰的传统模型预测控制,具有更小的功率波动及更低的网侧电流谐波含量,同时比传统的PI控制具有更小的超调。     

基于改进型Z源混合变换器的高温超导线圈放电控制研究

超导磁储能系统(SMES)是利用超导磁体以电磁能的形式将电能储存起来,特点是功率密度大,几乎无热损耗,响应速度快.其本质是以电感形式存储磁能,核心是超导线圈.由于在超导线圈的自然放电过程中,线圈电流会呈指数形式快速衰减,使得超导线圈的储能无法得到有效的利用,因此,需对超导线圈的放电进行控制,得到负载需要的稳定输出.本文针对超导储能线圈,提出一种应用于超导储能的DC/DC变换器电路拓扑,即改进型Z源混合变换电路,并分析了其工作原理及控制方法.结合PFM控制技术,提出采用滞环控制方式对变换器进行反馈控制,实现对超导线圈的稳定可控放电.通过PSIM仿真软件进行了仿真分析,仿真结果表明,基于滞环反馈控制的Z源混合DC/DC变换电路可以控制超导线圈的放电过程,得到稳定的输出,验证了该变换电路的的适用性.     

超导储能磁体的失超保护装置

根据电力系统对超导储能(SMES)装置的要求,并针对中国电力科学研究院制备的YBCO和BSCCO超导储能磁体失超的特点,作者研制了一套数字式失超保护装置.该装置采用数字信号处理技术(DSP)进行算法实现,通过对失超触发事件进行处理来控制保护电路的动作;同时,进行人机界面的开发,用于监测工作环境、失超保护电路及超导磁体的工作状态.最终,该装置通过了SMES系统动模试验,从而验证了其有效性.