SMES电流型变流器直接电流控制设计与仿真实践

导读

主要研究超导磁储能系统（SMES）用电流型变流器的控制策略。首先为了简化传统三逻辑PWM控制的结构，改进了电流型变流器的主电路拓扑。在此基础上，提出了基于比例谐振微分（PRD）控制的直接电流控制策略。PRD控制既可实现对交流量控制的零稳态误差，又可增大系统阻尼，降低输出的超调量和调节时间，提高系统的响应速度，进而控制SMES与电网之间的实时功率交换。理论分析及MATLAB仿真结果验证了所提出的PRD控制策略具有良好的动态和稳态性能。

引言

超导磁储能系统（SMES）用变流器有电压型（VSC）和电流型（CSC）两种。由于超导磁体固有的电流源特性，与VSC相比，采用CSC具有如下优点：在拓扑结构上不需要斩波器，可通过直接调节超导磁体电流改变储能，易于通过实现多模块并联运行提高SMES的容量。

结  语

本文针对传统三逻辑PWM控制结构比较复杂的问题，在改进三相电流型变流器主电路拓扑的基础上，简化了三逻辑PWM控制结构。提出PRD控制策略对电网侧交流电流进行直接电流控制，实现超导磁体与电网之间的实时功率交换。MATLAB仿真结果表明：

1）改进主电路拓扑后，简化的三逻辑PWM控制结构满足对主电路所有开关管的驱动要求，变流器运行正常；

2）在SMES系统功率补偿的应用中，所设计的PRD控制器具有良好的动态和稳态性能。

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