用于微电网的多重化SMES的协调控制策略研究

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超导储能(SMES:Superconducting Magnetic Energy Storage)作为一种新型储能方式,与飞轮、蓄电池等储能方式比较而言,因其不需要其它形式能量的转换,而受到广泛关注。超导储能具有反应速度快、转换效率高的优点,还可以调节有功无功功率,实现有功无功的独立控制,具有很强的灵活性。这使得超导储能装置可以起到提高电力系统稳定性的作用。由于微电网中新能源发电的随机性和间歇性,导致新能源发电发出的功率不稳定。将大容量超导储能系统应用于微电网中,平滑微电网的功率波动,对改善微电网的运行性能有重要意义。  本文首先介绍了超导储能的发展现状和基本原理。针对电压源型超导储能的工作原理,对大容量超导储能的拓扑进行分析和对比;详细讲述了多重化变流器中因变压器连接方式不同而形成串联多重化扩压和并联多重化扩流的原理,提出了一种共直流母线的电压源型多重化变流器拓扑结构。其次,对电压源型变流器中的斩波器的工作原理、数学模型以及小信号模型进行了详细分析。最后,在满足系统功率平衡的基础上,为了协调斩波器和变流器之间控制,采用改进传统协调的双模式切换控制方式。本文采用Matlab/Simulink仿真软件分别对共直流母线的电压源型多重化变流器拓扑和变流器的协调控制方法进行仿真。验证了共:随流母线的电压源型多重化变流器无需采用移相变压器,通过载波移相同样可以达到优化输出的特性。此外对比双模式协调控制与传统协调控制差异,比较得出双模式控制能很好的协调微电网与超导储能系统之间的功率平衡。使储能装置能完全吸收或释放电网给定的有功功率,对SMES装置应用于微电网中有很好的参考价值。
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