基于智能控制超导磁储能系统的设计与分析

摘要

高温超导磁储能技术由于其特有的高密度，快速响应的特点而被视为一种很有潜力的新型储能技术。同时，随着柔性交流输电的技术发展，作为其中一种的超导磁储能技术也得到了很大的重视，人们开始使用超导磁储能装置用来解决电力系统中的一些传输故障。近些年，随着各种新型高温超导材料的发展与研究，低温冷却的技术日渐成熟，使得超导装置的冷却本降低，高温超导磁储能系统实际应用的可能性也大大增加，并且已经出现有实际应用于解决电力系统中电能质量问题的实验项目运营成功，这就从理论和实验角度都验证了超导磁储能技术的可行性和实用性。
　　本论文正是在上述背景下，以高温超导线圈为主要的研究对象，分析了使用智能控制控制超导磁储能系统的特性，对高温超导磁储能系统作了创新性和探索性研究。主要内容为：
　　1．完成电压型与电流型超导磁储能系统基本数学模型建模，分析电压型超导磁储能系统的充放电与储能状态的工作原理，并通过实例阐述超导磁储能装置的应用原理。
　　2．利用智能控制算法完成对系统的控制，根据仿真和实验的数据结果对系统控制算法经行评估，对比所采用的模糊控制的系统与传统 PID控制的系统的性能差异。
　　3．根据实验讨论分析超导磁储能系统对电网的调节作用，详细讨论装置在其中的能量交互过程，对电网负荷所平衡所起到的作用，电网负载与其之间的相互影响。
　　4．经过仿真与实验数据分析，总结了超导磁储能系统在电网中的功效。超导磁储能系统能够在短时间内提供功率补偿，保证系统的电压平衡，即使电网中的负载出现较大幅度的改变，也能在短时间内将系统电压调节至期望值，保证电网系统的安全稳定运行。

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第一章 绪 论

1.1超导磁储能与柔性交流输电

1.2 超导磁储能系统简介

1.3 智能控制策略

1.4 本文主要工作

第二章 电压源型超导磁储能装置基本理论及建模分析

2.1 一般电压源型超导磁储能系统的工作原理

2.2一般电流源型超导磁储能系统的工作原理

2.3 电压型系统超导线圈工作原理及特性分析

2.4 超导磁储能系统应用实例

2.5 本章小结

第三章 模糊控制的超导磁储能系统仿真分析

3.1 模糊控制器的基本设计步奏

3.2 实验系统的仿真分析与对比

3.3 本章小结

第四章 超导磁储能系统实验数据分析

4.1 实验系统简介

4.2 实验理论结果

4.3 实验数据结果分析

4.4 本章小结

第五章 超导磁储能系统应用总结

5.1 超导磁储能系统在各方面的应用

5.2 本章小结

第六章 全文总结及工作展望

6.1 全文总结

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果