[发明专利]一种超导储能变流器及其调制方式

说明书

一种超导储能变流器及其调制方式，它通过在电流源变流器的直流端加入增流电路的方式，有效地提高了电流源变流器的输出电流，从而提高了功率输出的范围。它在增流回路的调制方式上采用整流和逆变非对称的方式，改善了增流控制的效果。

技术领域

本发明涉及一种超导储能变流器及其调制方式。

背景技术

由于电能本身的特殊性，电力系统一直缺乏能量存储和功率控制环节。目前由于大系统的发展和电力市场的要求，电力系统越来越需要能够灵活控制功率的环节。目前的储能方式主要有电池储能、超级电容储能及抽水蓄能。电池储能充放电速度慢，不能满足瞬时大功率交换，以及有环境污染问题；超级电容储能容量小，且充放电次数有限；抽水蓄能则受环境限制，效率太低。而超导储能，由于其储能密度高，寿命长，无污染的特点，特别适合短时间与系统进行大功率交换。

超导储能系统的主电路部分由超导磁体、超导储能变流器两部分组成。

超导磁体一般运行电流都在kA级，且为一大电感，这对超导磁体的充放电技术，也即对变流器提出了新的要求。充放电电流大，充放电电压稳定且电压的变化范围大，同时需要功率密度大以及控制性能好，这些都是用于超导磁体充放电的基本要求，特别在商用的微型超导储能上要求更为迫切。

目前常用的变流技术方案都是采用充放电设备各一套，例如美国专利Pub.No.US2002/0030952“超导磁体放电方法及装置”，美国专利5,181,170“超导磁体及其供电装置”。上述现有技术中：充电可完成两个功能：稳态时给超导磁体充电并维持磁体电流恒定；放电设备即斩波器完成快速放电功能。存在的问题是：充放电不仅需要两套设备，而且充电设备如果既要保持磁体电流恒定又要完成快速充电功能则容量非常大，如美国专利6,157,094“超导磁体及其供电装置”；放电设备，图1示的US2002/0030952“超导磁体放电方法及装置”，图中10、11为磁体部分，19为磁体充电电源，其它部分为放电部分，也即斩波器，它将超导磁体的电流直接变换成电压。它由开关22和23直接对磁体电流进行斩切，这使得开关损耗非常大，并且直流电压25部分需要的电容器容量非常大，从而磁体的励磁电压大，这不仅不利于磁体的稳定，而且使得磁体交流损耗增大，提高了磁体的运行费用。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提出一种超导储能变流器。本发明通过在电流源变流器的直流端加入增流电路的方式，有效地提高了电流源变流器的输出电流，从而提高了功率输出的范围。本发明在增流回路的调制方式上采用整流和逆变非对称的方式，改善了增流控制的效果。