基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105633944A(43)申请公布日2016.06.01(21)申请号201610080018.6(22)申请日2016.02.04(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084-82信箱申请人中石化中原石油工程有限公司(72)发明人姜新建杜广义袁华蔚李振智魏风勇牛跃进郭巧合(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人张大威(51)Int.Cl.H02J1/16(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法(57)摘要本发明提出一种基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，包括：获取飞轮电机的位置信息，据此将三相静止坐标系变换为两相旋转坐标系，并将两相旋转坐标系变换为两相静止坐标系；获取飞轮电机定子三相电流经过坐标变换后得到两相旋转坐标系下的直流分量；获取飞轮的转速及其参考转速，并据此得到功率参考值；根据功率参考值和转速得到飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量参考值；进而根据以上参数实现储能系统充电模式下的控制和放电控制模式下的控制。本发明能够提高控制的响应速度及开环控制的精确度。CN105633944ACN105633944A权利要求书1/3页1.一种基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统包括所述飞轮储能系统接入的直流微电网、并网开关、直流母线电容、电力电子变流器、飞轮，其中，所述飞轮包括同轴连接的飞轮电机和飞轮转子，所述控制方法包括以下步骤：获取所述飞轮电机的位置信息θe，并根据所述位置信息θe将三相静止坐标系变换为两相旋转坐标系，并将所述两相旋转坐标系变换为两相静止坐标系；获取飞轮电机定子三相电流ia、ib、ic经过坐标变换后得到两相旋转坐标系下的直流分量id、iq；获取所述飞轮的转速n和飞轮的参考转速n*，并根据所述飞轮的转速n和飞轮的参考转速n*计算得到功率参考值P*；根据所述功率参考值P*和飞轮的转速n计算得到飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量参考值id*、iq*；判断所述储能系统的工作模式，如果所述储能系统处于充电控制模式，则将所述iq*和ωeLq相乘并取反后与Rsid和d轴误差校正值相加得到所述电力电子变流器交流侧输出电压的d轴分量参考值ud*，并将所述飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量参考值id*和ωeLd相乘，再与Rsiq、ωeΨr和q轴误差校正值相加得到所述电力电子变流器交流侧输出电压的q轴分量参考值uq*，其中，所述充电控制模式下d轴误差校正值根据所述飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量id、iq及转速n计算得到，所述充电控制模式下q轴误差校正值根据所述飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量id及转速n计算得到，以及如果所述储能系统处于放电模式，则将所述飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量参考值id*和ωeLd相乘，再与所述Rsiq、ωeΨr和q轴误差校正值相加得到所述电力电子变流器交流侧输出电压的q轴分量参考值uq*，并将所述iq*和ωeLq相乘并取反后与Rsid和d轴误差校正值相加得到所述电力电子变流器交流侧输出电压的d轴分量参考值ud*，其中，所述放电控制模式下d轴误差校正值根据所述飞轮储能系统的直流母线电压Udc计算得到，所述放电控制模式下q轴误差校正值根据所述飞轮电机定子三相电流在两相旋转坐标系中的直流分量id及转速n计算得到，其中，ωe为飞轮的旋转电角速度，Lq为飞轮电机的q轴电感，Rs为飞轮电机的定子电阻，Ld为飞轮电机的d轴电感，Ψr为飞轮电机的永磁磁链；对所述电力电子变流器交流侧输出电压的d轴分量参考值ud*及所述电力电子变流器交流侧输出电压的q轴分量参考值uq*进行坐标变换后得到两相静止坐标系下的交流分量uα*及uβ*；以及对所述两相静止坐标系下的交流分量uα*、uβ*及所述飞轮储能系统的直流母线电压Udc进行PWM调制后得到控制所述电力电子变流器的PWM信号。2.根据权利要求1所述的基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，其特征在于，其中，将三相静止坐标系变换为两相旋转坐标系的坐标系变换公式为：2CN105633944A权利要求书2/3页3.根据权利要求2所述的基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，其特征在于，其中，将所述两相旋转坐标系变换为两相静止坐标系的坐标系变换公式为：4.根据权利要求1所述的基于直流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，其特征在于，其中，所述飞轮的转速n包括：低速阶段、中速阶段和高速阶段，所述根据所述飞轮的转速n和飞轮的参考转速n*