電流型超導儲能變流器關鍵技術研究.pdf

1、超導儲能系統(tǒng)是電力電子技術和超導電技術有機結(jié)合的產(chǎn)物，是靈活交流輸電的理想元件之一，對改善現(xiàn)代電網(wǎng)的品質(zhì)有重要價值。電力電子變流器是超導儲能線圈與電網(wǎng)間的橋梁，是超導儲能系統(tǒng)的核心部件之一。與電壓型超導儲能變流器相比，電流型超導儲能變流器在技術和經(jīng)濟上有一定優(yōu)勢。 電流型變流器可通過直接并聯(lián)實現(xiàn)多重化，得到大電流和大的功率容量。通過載波相移SPWM控制，可在低開關頻率時得到低交流諧波。直流電流分配和交流諧波特性是此類變流器的關鍵

2、問題。本文研究了載波相移SPWM控制下的直接并聯(lián)多重化電流型變流器的直流電流分配特性，分析了交流側(cè)基頻邊帶對直流電流分配的影響規(guī)律，認為在低開關頻率下，載波相移可導致模塊間直流電流分配的嚴重不平衡。本文研究了理想情況和實際情況下此類變流器的交流諧波特性，尤其給出了在有傳統(tǒng)直流均流控制時的交流諧波特性，認為傳統(tǒng)直流均流控制方法可使直流均流，但不能改善交流諧波特性。本文提出了載波輪換均流方法，此方法既可實現(xiàn)直流均流，又可降低交流諧波，本文介

3、紹了其原理，給出了實驗結(jié)果。 通過對單個電流型變流器模塊直流側(cè)的串聯(lián)和交流側(cè)的并聯(lián)，并利用移相變壓器，可構(gòu)成電流型變流器陣列。電流型變流器陣列可同時得到大電流和高電壓，適合應用于大容量超導儲能系統(tǒng)。本文研究了調(diào)制波相移SPWM控制下的電流型變流器陣列的各列直流電流分配特性，認為除了列數(shù)等于2的變流器陣列在α等于0°時的特殊情況外，此類變流器陣列各列直流電流分配仍然嚴重不均，主要與α值有關。本文也研究了理想情況和實際情況下此類變流

4、器的交流諧波特性，雖然理想情況下N×M變流器陣列諧波特性相當于準6NM脈波變流器，但實際情況下由于直流電流不均，交流低次諧波較為嚴重。本文提出了行內(nèi)控制信號輪換均流方法，可實現(xiàn)直流均流，降低交流諧波。本文給出了實現(xiàn)方法和實驗結(jié)果。 本文推導了SPWM控制下的電流型變流器的有功功率、無功功率和調(diào)制比、相位角的關系，設計了電流型超導儲能變流器的功率閉環(huán)控制。 本文給出了一個應用于實際的35kJ/7.5kW、200A高溫超導磁