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超导储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage,缩写为SMES)是电力电子技术和超导电力技术有机结合的产物,其作为一种新型的储能方式,相对于蓄电池储能、飞轮储能等方式相比,无需其他形式的能量转换,具有损耗低和响应速度快等优点,正受到日益广泛的关注,广泛应用在电力系统中应用的电力电子设备中,如动态电压恢复器、短路电流限制器等。SMES系统中的变流器,一般称之为功率调节装置—PCS(Power ConditioningSystem),它是连接超导储能线圈和电网间的桥梁,是超导储能系统的核心部件之一。变流器可以使得超导储能系统能够独立快速的向电网吸收或放出有功或无功功率,在解决现有电力系统动态稳定性问题、提高电能质量和供电可靠性方面可以发挥不可替代的作用。针对电压跌落是所有的电能质量中影响最严重、造成经济损失最大的一类电能质量问题,本文给出了一种用于瞬时动态电压补偿的基于载波相移SPWM控制的高温超导储能系统变流器设计方法。基于瞬时电压跌落补偿的闭环控制算法,通过检测故障电压幅值,并与正常电压进行实时比较,从而确定补偿时间和补偿电压的幅值和相位。应用MATLAB/SIMULINK软件包进行控制算法的仿真分析,结果表明了该补偿控制算法能够既快又准确地对三相跌落电压进行补偿。本文给出了一个用于动态电压跌落补偿的SMES储能系统变流器的软硬件设计方法,介绍了本实验采用的主电路拓扑结构,搭建了控制系统和信号调理系统的硬件电路、采用32位定点DSP TMS320F2812实现了动态电压瞬时跌落补偿的全数字控制,并给出了相关的软件程序设计方法,阐述了功率和驱动保护电路的特点。最后,在对电力系统动态模拟实验中,通过比较电网电压补偿前后的电压波形,证实了该装置能够实现基于超导储能的动态电压跌落补偿。