超导储能系统控制策略及其电流调节器的研究

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1、摘要随着计算机技术、控制技术和电力电子技术的不断发展和进步，超导储能技术越来越受关注，电流调节器是超导储能系统中非常重要的环节。论文针对超导储能系统的整体结构，分别介绍了超导磁体、低温系统、功率调节系统、失超保护以及控制系统等各组成部分的结构特点以及工作原理。论文分析了电压源型SMES的数学模型，并综合分析了用于电压源型变流器的PID控制策略、非线性Pm控制策略和状态反馈解耦控制策略。论文采用了状态反馈解耦控制策略对超导储能系统进行了仿真研究。从仿真结果中可以看出，超导储能系统能有效跟踪功率突变，并做出相应的补偿。针对超导储能系统的电流调节器，论文设计了一台200W的

2、试验样机及其控制系统。电流调节器主电路拓扑采用MOSFET来构建，采用ARMCortex．M3内核处理器芯片LM3S1439控制器来进行PWM信号开发，使用C和汇编语言开发主程序模块、A／D中断程序模块和调节PWM占空比程序模块，实现电流调节器在超导磁体充放电过程中的基本功能，并对其控制策略进行了综合分析。本文设计的电流调节器及其数字控制系统能够满足超导磁体充放电的基本性能，为超导储能系统的稳定运行奠定了基础，也为超导储能系统的推广提供保障。关键词：超导储能，电流调节器，双向DC．DC，PWM控制，数字控制ABSTRACTWiththerapiddevelopment

3、ofcomputertechnology，controltechnologyandpowerelectronics，SMESarousespeople’Smoreandmoreattention．InSMES，thecurrentregulatorisaveryimportantsector．Papersfocusontheoverallstructureofthesuperconductingmagneticenergystoragesystem．Itintroducedthesuperconductingmagnets，cryogenicsystems，power

4、conditioningsystems，quenchprotectionandcontrolsystem．Eachpartofthestructuralcharacteristicsandworkingprincipleisalsopresented．ThepaperanalyzesthemathematicalmodelofthevoltagesourcetypeSMES．AndacomprehensiveanalysisofthePIDcontrolstrategy,thenonlinearPIDcontrolstrategyandthestatefeedback

5、decouplingcontrolstrategyisgiven．ThepapernsesthestatefeedbackdccouplingcontrolstrategyforsimulationforfurtherstudyofSMES．Fromtheresultswecansee，SMESCaneffectivelytrack、析mpowermutation,andmakecompensation．Thetopologyandtheoperationalmodeofthecurrentregulatora陀analyzed．Adigitalcontrolsyst

6、emhasbeendesignedandtestedintheexperiment．Inthecontrolsystem，controlsignalisachievedmainlybyLM3S1439digitalsignalprocessor．Mainprogrammodule、A／Dsamplemodule、PIDarithmeticmodule、PWMmodulearedesignedrespectivelybyCandCompilelanguage．ThecurrentregulatoranditscontrolsystemCanworksteadilyint

7、hechargeanddischargecourseofsuperconductingmagnetandtheresultissatisfactory．Thiscurrentregulatoranditsdigitalcontrolsystemisabletomeetthebasicperformanceofthecharginganddischarging．KeyWords：SMES，CurrentRegulator,bidirectionalDC／DC，PWMcontrolmode，digitalcontrolⅡ第1章绪论1．1研究背景及意义随着