A novel superconducting magnetic energy storage system design based on a three-level T-type converter and its energy-shaping control strategy

Lin Xiaodong; Lei Yong; Zhu Yingwei

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A novel superconducting magnetic energy storage system design based on a three-level T-type converter and its energy-shaping control strategy

机译：基于三电平T型变换器的新型超导磁储能系统设计及其能量整形控制策略

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Superconducting magnetic energy storage (SMES) has been widely used to stabilize the power fluctuations of wind farms to achieve efficient grid connections. However, conventional converters can rarely satisfy the high power quality requirements of a power grid. Compared to other convertors, a three-level T-type converter (3LT(2)C) can improve the output performance and operating efficiency of a system and reduce the voltage stress and conduction loss of power switches. Therefore, the 3LT(2) C has broad application prospects for electric power storage. A precise control strategy is also necessary for the practical application of an SMES system, which has significant nonlinear dynamic characteristics. Energy-shaping (ES) control is a nonlinear control method that is based on the theoretical design of interconnection and damping assignment (IDA), which considers both the nonlinear nature of a system and the energy perspective. This study proposes an ES control strategy for an SMES system based on a 3LT(2)C. Mathematical models and port-controlled Hamiltonian (PCH) models of the SMES are established. The ES control strategy of the SMES system is designed based on a feedback interconnection structure through analysis of the novel SMES topology. Finally, the effectiveness of the control strategy and the proposed topology are verified through simulations.

机译：超导磁能存储（SMES）已被广泛用于稳定风电场的功率波动，以实现有效的电网连接。但是，常规转换器很少能满足电网的高功率质量要求。与其他转换器相比，三电平T型转换器（3LT（2）C）可以提高系统的输出性能和工作效率，并减少电源开关的电压应力和传导损耗。因此，3LT（2）C在电力存储方面具有广阔的应用前景。对于具有显着非线性动态特性的SMES系统的实际应用，精确的控制策略也是必需的。能量整形（ES）控制是一种非线性控制方法，它基于互连和阻尼分配（IDA）的理论设计，它同时考虑了系统的非线性性质和能量角度。这项研究提出了一种基于3LT（2）C的SMES系统的ES控制策略。建立了SMES的数学模型和端口控制的汉密尔顿（PCH）模型。通过对新型SMES拓扑结构的分析，基于反馈互连结构设计了SMES系统的ES控制策略。最后，通过仿真验证了控制策略和提出的拓扑结构的有效性。

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来源
《Electric power systems research》 |2018年第9期|64-73|共10页
作者
Lin Xiaodong; Lei Yong; Zhu Yingwei;
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作者单位

Sichuan Univ, Coll Elect Engn & Informat Technol, 24 South Sect 1,1st Ring Rd, Chengdu 610065, Sichuan, Peoples R China;

Sichuan Univ, Coll Elect Engn & Informat Technol, 24 South Sect 1,1st Ring Rd, Chengdu 610065, Sichuan, Peoples R China;

Sichuan Univ, Coll Elect Engn & Informat Technol, 24 South Sect 1,1st Ring Rd, Chengdu 610065, Sichuan, Peoples R China;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Energy-shaping control; Neutral point voltage control; Port-controlled Hamiltonian; Power control; SMES;

机译：能量整形控制;中性点电压控制;端口控制哈密顿量;功率控制;SMES;

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