級聯(lián)電壓源型超導儲能裝置的研究.pdf

1、超導儲能裝置(SMES)是將電能以電磁能的形式儲存在超導電感中的一種新型儲能裝置。當它掛接在電網中時，在四象限范圍內其快速的有功和無功功率交換能力可以有效地提高電力系統(tǒng)供電質量。大功率超導儲能裝置在實時性、可靠性以及成本方面，與其它的電能質量調節(jié)裝置相比，具有很大的優(yōu)勢。因此，本文立足于大功率超導儲能裝置的研究。
　　 級聯(lián)多電平電壓源型變流器具有結構簡單、易于模塊化、諧波特性好等優(yōu)點，因此本文選用級聯(lián)多電平變流器作為大功率SM

2、ES裝置的變流器。
　　 本文詳細推導了級聯(lián)多電平電壓源型變流器在三相電網平衡時的數學模型，分析了變流器和斬波器的工作原理；分析了單極倍頻CPS-SPWM調制技術的原理及其在級聯(lián)H橋多電平電路中應用的優(yōu)點；介紹了主電路開關管、電感和電容等參數的選取方法，計算了按設計容量所需的儲能裝置主要器件的參數，對裝置的緩沖保護電路、采樣電路以及驅動電路也進行了分析設計；深入研究了基于單極倍頻CPS-SPWM調制技術的電壓源型變流器的控制方法

3、和斬波器的控制策略。最后在MATLAB中搭建了級聯(lián)多電平SMES裝置的仿真模型，對采用單極倍頻CPS-SPWM調制方式的三級級聯(lián)H橋電路工作過程、斬波器的工作過程以及級聯(lián)多電平電壓源型SMES的控制策略進行了仿真驗證。在仿真的基礎上，搭建了斬波器、單相三級級聯(lián)以及三相單級級聯(lián)的硬件試驗平臺，編寫了以XE164FM MCU為核心控制芯片的控制程序，試驗結果驗證了相應控制算法的正確性與可行性，三相單級級聯(lián)的試驗結果證明了SMES裝置可以有效