超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究

建立了超导储能装置(SMES)在暂态电压稳定性分析中的简化数学模型。SMES 经双桥系统的电流源型换流电路与电力系统相连。研究了具有快速响应特性的 SMES在提高电力系统暂态电压稳定性方面的作用和其无功控制策略,以及采用不等触发角控制时的控制原则。在 Matlab平台上编制了暂态仿真程序,对典型 3 机 10 母线系统进行了仿真计算。仿真结果表明,超导储能装置安装在动态负荷处,采用无功–电压控制方式能够有效地提高系统的暂态电压稳定性。

超导电力磁储能系统研究进展(一)——超导储能装置

介绍了超导磁储能装置 (SMES)的基本原理、系统组成和发展状况 ,阐述了具有高效、快速响应、能与系统独立进行四象限交换有功和无功功率等特性的 SMES在电力系统中应用的重要意义 ,概述了 SMES的应用前景和需要进一步解决的若干问题 ,并针对我国

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置 ( SMES)建模问题 ,根据 SMES样机实验结果 ,构造了 SMES的二阶鲁棒模型 ;然后在单机无穷大系统中 ,得到了含 SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步 ,基于反馈线性化方法将系统线性化 ,再利用线性 H∞ 理论求得 SMES的鲁棒控制规律。最后 ,用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下 ,SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行 ,并显著提高系统的暂态稳定极限 ,从而提高系统的输电能力。

超导储能装置在提高电力系统暂态稳定性中的应用

超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置可以很好地改善电力系统暂态稳定性。文中基于PSS/E平台研究了储能装置改善电力系统暂态稳定性的作用,分析了储能装置在不同安装地点以及不同安装容量下对系统暂态稳定性的影响,并给出了效果对比分析,对储能装置实际应用具有一定的指导意义。最后,通过实际华东电网宁德—双龙通道的仿真分析,验证了储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。

超导储能装置对输电线路纵联电流差动保护的影响分析

由于超导储能(SMES)装置的功率调节系统能够在四象限内快速、独立地向系统提供有功功率和无功功率,因此,其动作特性可能会对现有输电线路纵联电流差动保护装置动作产生影响。文中通过建立含有SMES装置的双电源输电系统的电磁暂态模型,在实现SMES装置抑制发电机机端功率振荡的基础上计算分析了SMES系统动作特性对纵联电流差动保护的影响。仿真计算结果表明,SMES装置能够很好地抑制发电机机端功率振荡,且对现有的纵联电流差动保护的动作结果不会产生影响。

分散励磁与超导储能装置的干扰抑制控制

提出了一种新的设计多机电力系统中励磁和超导储能装置的分散 L2 增益干扰抑制控制器的方法。文中首先建立了含超导储能装置的多机电力系统的动态模型 ,继而利用递推方法设计励磁和超导储能装置的增益干扰抑制控制器 ,所得控制器可以利用本地测量量实现。计算机仿真结果说明了所设计的控制器可以提高系统的暂态稳定性 ,显著改善系统的动态性能。

基于哈密顿系统理论的超导储能装置控制器的设计

针对电力系统非线性的特点,将电力系统中的一类仿射非线性系统转换为标准的哈密顿系统,进行了超导储能SMES(SuperconductingMagneticEnergyStorage)有功功率的控制设计,对无功功率用传统的比例环节进行设计。基于受控哈密顿系统理论,建立了SMES装置的端口受控哈密顿PCH(PortControlledHamiltonian)模型,针对系统的外界干扰和参数不确定性,采用自适应L2增益控制设计方法设计了含有SMES装置的单机无穷大电力系统的自适应L2增益控制器。仿真结果表明,采用基于哈密顿系统理论的自适应L2增益控制方法对SMES有功功率的设计,利用传统的比例积分PI(ProportionIntegration)控制器进行无功功率控制,能够有效地抑制干扰,显著地改善系统的动态性能。

超导储能装置变流器控制策略的分析

随着高温超导材料的发现以及电力电子技术的快速发展 ,超导储能 ( SMES)装置在电力系统中的应用越来越广泛。超导储能装置的核心问题是对变流器的控制 ,为此详细地介绍了超导储能装置中变流器控制策略的原理及特点 。

高温超导体在小型超导储能装置中的应用

从高温超导体在小型超导储能 (MicroSuperconductingMagneticEnergyStorage SMES)装置中的两大应用 用作储能线圈和电流引线出发 ,介绍了一个工作在液氮温区的超导储能装置和低温超导储能装置的两种电流引线。

超导储能装置介绍及其提高电力系统暂态稳定性的研究

超导储能装置(Superconducting Magnetic Energy Storage devices,SMES)现已在电力系统中获得了越来越多的应用。通过对超导储能装置的原理、发展及应用情况进行了较详细的介绍,引入了PSS/E大型电力系统仿真软件中的SMES有功及无功模型。并且在四机两区域系统上进行了仿真研究,分析了储能装置在系统故障时的有功及无功补偿作用,验证了超导储能装置在改善电力系统暂态稳定性,抑制系统振荡方面的效果。

超导储能装置提高电力系统暂态稳定性的研究

为研究超导储能 (SMES)装置提高电力系统暂态稳定性的作用 ,从超导储能系统的运行机理出发 ,建立了超导储能的单桥系统和双桥系统数学模型 ,并实现了有功控制和有功无功综合控制的各种控制策略。在单机无穷大和多机系统上的计算机仿真表明 ,超导储能装置能有效地提高电力系统的暂态稳定性。论文研究了控制方式对暂态稳定性的影响 ,对影响其效果的多种因素 ,如安装地点等 ,也进行了比较详细的研究。

超导储能装置改善电力系统动态性能的研究

超导储能装置（ＳＭＥＳ）能够实现有功功率和无功功率四象限的独立控制，调节速度快，是一种理想的提高电力系统动态性能的手段。文章分析了ＳＭＥＳ的工作机理，建立了其交直流侧电量的数学关系，论证了独立控制有功功率和无功功率的原理，用内部和外部两层控制建立了它的控制系统。应用电磁仿真软件ＥＭＴＤＣ，对ＳＭＥＳ提高电力系统动态性能进行了研究。研究结果表明，ＳＭＥＳ在改善发电机阻尼方面具有优良的性能，ＳＭＥＳ安装地点对此功能有较大影响。

超导储能装置在微网的布局研究

研究了微网内超导储能装置安装地点的选取,从而有效地降低了有功功率网损。根据旋转坐标系下变流器的数学模型,通过变流器的输出电压在d-q轴分量的解耦,实现有功功率、无功功率的独立调节。以微网有功损耗为目标函数,分别建立基于灵敏度分析和遗传算法确定超导储能装置安装位置的数学模型。仿真结果表明,两种方法对于减少网络有功损耗都有显著的改善作用。

电力系统稳定控制用高温超导磁储能装置及实验研究

超导磁储能稳定控制装置是将超导电力技术、大功率电力电子技术和控制理论相结合的一种新型电力系统稳定控制装置。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个新的角度出发考虑提高电力系统稳定性的问题,可望为解决由于功率不平衡产生的电力系统失稳问题提供一条新的途径。理论研究结果表明,这是一种非常有效的电力系统稳定控制措施。为了促进这一成果的广泛应用,同时进一步研究这种装置在实现过程中可能产生的问题,该作者在实验室环境中研制了一套基于直接冷却技术的高温超导磁储能控制装置样机,并在电力系统动态模拟实验室环境下,对该样机的性能进行了实验,得到了满意的结果。该文在简述利用超导磁储能控制装置进行电力系统稳定控制原理和特点的基础上,详细介绍了研制的高温超导磁储能稳定控制装置实验样机的构成和功率调节特性实验结果,以及将它用于电力系统动态模拟系统进行稳定控制的实验结果。

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例–积分–微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪–微分器和非线性组合方法对线性 PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点。作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic EnergyStorage,SMES)装置的 NLPID 控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES 和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号。仿真结果表明该 NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性。

电压源型超导磁储能装置特性的全时域仿真研究

介绍了电压源型超导磁储能装置 ( VSMES)的基本结构和工作原理 ,在 Matlab环境下建立了 VSMES的全时域仿真模型 ,利用所建立的模型对 VSMES的稳态和动态特性进行了详细的时域仿真研究。详细分析了一个稳态周期内 ,各阶段 VSMES的物理工作过程和能量流传情况 ,并在此基础上总结了 VSMES系统参数对其特性的影响特点。动态研究着重分析了系统参数对其动态响应的影响 ,以及在电力系统暂态过程中的作用。所得结论为 VSMES系统的设计。

基于超导磁储能装置的MMC-HVDC系统直流振荡抑制方法

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统中的功率控制换流站对外呈现负阻性,降低了系统阻尼,使系统产生直流振荡甚至导致系统失稳。通过直流侧并联超导磁储能装置抑制系统功率振荡,以解决MMC-HVDC系统向恒定功率负载供电所导致的弱阻尼问题。建立了双端MMC-HVDC系统的小信号模型,通过小信号稳定性分析方法研究了影响MMC-HVDC系统稳定性的主要因素,并且验证了所提直流振荡抑制方法的有效性。在MATLAB/Simulink中搭建了双端MMC-HVDC系统模型,并与改变控制器的功率阻尼控制策略进行时域仿真对比,结果证明了所提控制策略能有效抑制系统振荡,提高系统稳定性。

超导磁储能装置的功率控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略。在此基础上,研究了能够按照系统要求对2种超导磁储能装置进行有功和无功功率调节的功率控制方法。仿真结果表明所研究的功率调节方法能够在四象限内进行超导磁储能装置输入输出有功和无功功率的快速解耦控制,仿真同时验证了所研究的功率控制策略的正确性和可行性。

基于遗传算法的超导磁储能装置H_2/H_∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法 )设计H2 /H∞ 鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H∞ 范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H2 范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题 ,并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比 ,所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性 ,还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置 (SMES)PI型鲁棒控制器的设计 ,时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性 ,在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外 ,控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。

超导磁储能装置的功率实时控制

以电流源型和电压源型变流器作为研究对象,探讨了可对电流源型变流器和电压源型变流器交流侧电流的幅值和相位进行有效控制的SPWM开关策略,在此基础上,研究了能够按照系统要求对两种超导磁储能装置进行有功和无功功率实时调节的功率控制方法。