基于SMES改善电力系统性能解耦控制策略研究.PDF

基于 SMES 改善电力系统性能解耦控制策略研究 张辉 路亚新 钟彦儒 (西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048) 摘要：在分析电压源型超导储能装置工作原理及控制策略的基础上，提出了一种在两相同步旋转坐标系下的电流解耦协调 控制方法，该方法对改善基于 SMES 电力系统实时性和稳定性有明显的效果。理论分析和仿真研究验证了此方法的有效性和 可行性，对以后的实验具有很好的实用参考价值。 关键词：SMES；PCS；解耦；协调控制 中图分类号：TM 921 The Research of Decoupled Control Strategy with Improving the Performance of Electrical System Based on SMES Zhang Hui LU Ya-xin Zhong Yan-ru (School of Automation and Information Engineering, Xian University of Technology Xi’an 710048 China) Abstract: On the basis of analyzing function principle and control strategy of VSC SMES, a current decoupled harmonized control strategy based on two phase synchronized rotation reference frame is presented, which can effectively improve real-time and stability of electrical system based on SMES. Through theory analysis and simulation research, the author proves the method is very effective and feasible and has better practical reference value with experimentation in the future. Key words: SMES；PCS；Decoupled；Harmonized Control 1 引言 超导储能装置（SMES）的概念是在1969年，由法国人Ferrier首次提出【1】，其初衷是为了储存电网能 量。随着电力电子技术的发展，作为灵活交流输电系统（FACTS）的一种，因能与电网交换有功功率，所 以功能更加强大，可以实现电力系统由被动致稳转变为主动致稳，因而超导储能系统的功能能够得到了拓 展：具备了有源滤波、动态电压补偿、无功补偿以及与电网进行能量交换等多种功能。 随着科学技术的飞速发展，用户对电能质量的要求越来越高，传统的解决电能质量的方法无论是在实 时性上还是在可靠性上都已经无法满足用户的要求，而超导储能装置在这两方面有其天然的优势。因此将 超导储能装置应用于改善电力系统性能是现代电力电子技术发展的方向之一。到目前为止，许多国家都在 致力于这方面技术的研究，并且一些小容量的超导储能装置已经投入使用。 超导储能装置（SMES）是把电能存储在由循环电流产生的磁场中的一种设备。它能够快速、高效地与 系统交换有功功率和无功功率，其灵活的四象限运行能力可以有效地提高电力系统的稳定性。根据超导储 能装置的结构特点和工作原理，本文提出了一种基于同步旋转坐标系下的电流解耦协调控制策略，研究用 于改善电力系统稳定性和实时性的 SMES 的结构、模型、控制策略及其仿真。 2 电压源型SMES 的结构 2.1 基本结构 超导磁储能装置的储能元件是超导磁体，而超导磁体本身只是一个直流装置，它必须通过功率调节系 统(PCS)才能进行预充磁，并根据系统需求进行再充磁或放磁，实现与交流电网的有功功率以及无功功率 的交换，从而完成对交流电网的各种控制以达到预定目标。简单地说，超导磁体和功率调节系统(PCS)就 构成了基本的超导储能装置。 迄今为止,不论具体的实现方案如何,用于电力系统的超导磁储能装置的拓扑结构不外乎两大类【2】：一 类