王进武，雷勇，刘晖，何平

（四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065）

0 引言

超导磁储能(superconductivity magnetic energy storage，SMES)系统是通过直流的形式来进行能量的存储，SMES变流器是实现电力系统和超导磁体之间功率双向流动的关键部分。目前SMES是采用基于绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)等全控型器件组成的PWM变流器来进行能量转换，SMES变流器可分为电流源型变流器(current source converter，CSC)和电压源型变流器(voltage sourceconverter，VSC)这2种结构[1]。对于CSC，超导线圈(superconducting coil，SC)与CSC的直流侧直接连接，将超导线圈看作一个电流源，当其电感足够大时，超导线圈可以视为恒流源。由于其超导线圈直接与直流侧相连，电路结构简单、易于控制，但线圈自身的参数和动态性能会对系统输出功率的影响较大[2]。VSC通过将斩波器与变流器直流测电容并联来调节超导线圈两端的电压。相较于CSC，VSC可以实现超导磁体与电力系统的解耦，更有利于超导磁体的保护，无功补偿能力不受超导磁体电流的制约，无功补偿能力更强[3]。

传统的VSC输出电压范围有限，桥臂上下开关容易受干扰，从而造成直通而损坏。彭方正教授提出了Z源逆变器(z-source inverter，ZSI)的拓扑结构[4]，如附图A1所示。加入Z源网络后，逆变器多了一种直通状态，可以避免直通对变流器造成的损害，并且由于直通状态的加入，可以防止死区时间对输出波形的影响[5-7]。但传统Z源逆变器存在着Z源网络电容电压大于输入电压，造成电容体积和成本高；启动时容易产生冲击回路，逆变器易损坏等缺陷[8]。为了解决传统Z源逆变器的不足，国内外学者进行了一系列研究，提出了准Z源逆变器(quasi Z-source inverter，QZSI)[9]，如附图A2所示。……