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超导储能技术能有效的改善电力系统的供电质量和提高系统稳定性。近几年来,随着电力电子技术、超导磁体技术以及高温超导技术等都获得重大突破,超导储能技术也由此更加受到重视。超导储能装置由三部分组成:逆变器、双向DC/DC变换器和超导线圈。其中双向DC/DC变换器是连接超导磁体与逆变器的桥梁,能够完成能量传递和变换的功能,它通过对超导线圈中电流进行斩波来为逆变器提供换相支撑电压和并网输出能量;也能将逆变器从电网吸收来的能量存储在超导线圈中,实现超导线圈的充放电功能,并为超导线圈提供续流通路实现储能。因此双向DC/DC变换器对整个SMES装置来说也是至关重要的。
本文针对超导储能线圈低压、大电流的特点,在几种基本的DC/DC变换器理论的基础上提出了一种新型的变换器拓扑,并成功研制出了一台额定功率为20KVA的样机。文章首先介绍了超导储能的应用及发展概况,接着重点分析了新型双向DC/DC变换器电路结构拓扑和工作原理。然后依次阐述了主电路和控制系统硬、软件系统的设计原理,本装置的控制系统核心CPU采用TI公司的DSP芯片TMS320F240,控制系统软件采用汇编语言编程,执行效率高、速度快。在本文的最后,给出了所研制的应用于超导储能双向DC/DC变换器装置在多种实验状况下的波形,并对实验结果进行了详尽的分析。