论文部分内容阅读
随着可再生能源发电和智能电网的发展,储能技术在电力系统中的应用逐渐被人们重视并已获得迅速的发展。超导磁储能(SMES,Superconducting Magnetic Energy Storage)作为储能形式之一,是电力电子技术和超导电技术有机结合的产物,是灵活交流输电的理想元件之一,具有反应速度快,储能效率高,可以同时补偿有功功率和无功功率等优点,适用于提高电力系统暂态稳定性,对改善现代电网的品质有重要价值。近些年国内外很多研究机构开始着手超导磁储能的研究。 超导储能系统中的电力电子变流器是超导储能线圈与电网间的桥梁,是超导储能系统的核心部件之一,起着调节功率流动的关键作用。 本文的研究对象为超导储能系统中的变流器部分。阻抗源拓扑结构由于其独特的升降压功能得到越来越多的关注,目前已经应用于直交、交直以及相位频率均变化的交交电路中。阻抗源变流器可以分为电流型和电压型两大类,电流型和电压型相比,具有动态响应快,限流能力强,直流回路阻抗较大,输入电压较高等优点,由于直流侧采用超导线圈储能的特性,电流型变流器更适合超导储能系统。本文首先对阻抗源电流型变流器进行详细地分析,研究有代表性的阻抗源电流型拓扑结构的工作原理及其优点和应用场合,从超导储能系统中变流器的要求为出发点,分析了本文研究的电流型超导储能变流器,并与传统应用的电压型超导储能变流器作对比,得出来电流型超导储能变流器应用在超导储能系统中的优越性。其次本文重点研究了最新发展的阻抗源电流型的拓扑结构,分析了其在超导储能系统中的可能性,并选择了一种最优的阻抗源拓扑结构应用到超导储能系统中,然后从该阻抗源电流型变流器的拓扑结构,数学模型以及控制方法,调制方式和功率双向流动等方面进行了详细的研究来证明其在超导储能系统中应用的可能性和优越性。 在实验中,本文首先利用MATLAB软件对其进行了系统仿真,确定了系统参数,完成了系统整体控制策略的研究和仿真,并在实验室搭建了一个1kW能量等级的试验样机进行试验验证。