《基于可控超导储能的动态电压补偿系统》成果简介
成果名称：基于可控超导储能的动态电压补偿系统
申请单位：清华大学
鉴定编号：鉴字[教TP2006]第006号
鉴定日期：2006年4月27日
学 科：11电机电力
成果简介：（1000字以内，可公开部分）
本成果主要应用于电力系统中的配电网络或用户端，解决因电网故障引起的瞬时电压跌落问题，并同时可以执行无功补偿、有源滤波、波动负载补偿、三相负载不平衡补偿等功能。基于可控超导储能的动态电压补偿系统主要包括超导储能磁体和三端口式电流源型可控功率调节器。在正常情况下，储能磁体通有额定的直流电流从而储存有额定的能量，功率调节器可执行无功补偿、有源滤波、波动负载补偿等功能；当电网发生瞬时电压跌落时，超导磁体通过功率调节器的控制输出能量从而保持负载端电压稳定。
本成果的实验样机的主要性能指标是：超导储能磁体由两级GM制冷机循环制冷（一级冷头50K的额定制冷功率35W，二级冷头4.2K的额定制冷功率1.5W），磁体电感9.37H、最大工作电流不小于330A、最大储能量不小于0.51MJ；电流源型可控功率调节器额定电压380V、容量150kVA；系统额定负载110kW，对电压跌落补偿的响应时间小于一个工频周期（20ms），在满载情况下对电源电压三相同时跌落50％的补偿时间不小于1秒。
本成果的实验样机是国内第一台百千伏安级的基于SMES的动态电压补偿系统。成果在超导储能磁体、电流源型变流器以及整个动态电压补偿系统控制等方面的技术已达到国内领先、国际先进水平。
GM制冷机循环冷却的SMES磁体的特点在于电流的开环特性，该特点使得磁体的电流引线设计和结构设计都具有很大的挑战性。本成果中一项创造性的发明是：双螺旋结构的高温超导Bi2223带电流引线。这项发明在大幅度减小电流引线漏热的基础上，其双螺旋结构还大大地缩短了引线的工程长度，减小了磁体系统的尺寸。本成果中另一项创造性的发明是：采用氧化铍与铜的特殊连接，同时实现了真空中的制冷机一级冷头同气氦中的电流引线之间良好的热传导以及耐高压的绝缘。另外，本成果中的集串并联为一体的三端口式电流源型AC/DC功率调节器除动态电压补偿外还兼具有无功补偿、有源滤波、波动负载补偿、三相负载不平衡补偿等改善电能质量的其它各种功能，其直接电流PWM开关策略、带软件锁相环的信号处理算法以及准稳态的稳压控制算法等经实验证明具有控制精度高、快速和鲁棒的特点。
本成果实验样机的研制成功标志着我国已完全掌握了百千伏安级的基于SMES的动态电压补偿系统的核心技术，为SMES在电力系统中的实际应用打下了全面的技术基础。本成果还有助于推动大功率电流型电力变换技术在国内的发展。在市场需求的带动下，本成果可望近年内在改善电能质量领域，特别是在动态电压补偿方面获得实际应用，进而带动具有自主知识产权的SMES产业在国内的发展，使我国在该项技术及市场上具有国际竞争力。
