基于交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CN105552943A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610079966.8(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(72)发明人姜新建袁华蔚(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.H02J3/30(2006.01)权利要求书5页说明书12页附图6页(54)发明名称基于交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交流并网飞轮储能系统的快速动态响应控制方法，包括电网侧变流器控制策略和飞轮侧变流器控制策略，在充电模式下，电网侧变流器控制目标是飞轮储能系统中的直流母线电压Udc保持在给定值Udc*以及电网侧变流器的单位功率因数输入，飞轮侧变流器的控制目标是飞轮迅速升速至最高转速；放电模式下，电网侧变流器的控制目标是按照给定的有功功率指令P*和无功功率指令Q*发出相应的有功功率P和无功功率Q，使得P＝P*，Q＝Q*。飞轮侧变流器的控制目标是维持飞轮储能系统直流母线电压Udc恒定，等于给定值Udc*。本发明能够提高控制的响应速度及开环控制的精确度。CN105552943ACN105552943A权利要求书1/5页1.一种基于交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电网、LCL滤波器、电网侧变流器、直流母线电容、飞轮侧变流器和飞轮，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：对所述电网侧变流器的控制：获取所述电网电压的相位信息ωgt，并根据所述相位信息ωgt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，其中，ωg为电网角频率；获取所述电网的三相电压usa、usb和usc经过坐标变换后得到的两相旋转坐标系下的直流分量usd、usq；判断所述飞轮储能系统的工作模式，如果所述飞轮储能系统处于充电控制模式，则获取所述飞轮储能系统的功率参考值P*，并根据所述功率参考值P*和所述三相电压在q轴的直流分量usq计算得到所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1q*，并将所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1q*与ωg(L1+L2)相乘并取反后与所述三相电压在d轴的直流分量usd和d轴误差校正值相加得到所述电网侧变流器交流侧输出电压d轴参考值u1d*，并通过滤波电容对所述三相电压在q轴的直流分量usq、所述电网侧变流器交流侧输出电压q轴参考值u1q*进行电流补偿，得到所述电网侧变流器输出电流d轴参考值i1d*，其中，将所述电网侧变流器输出电流d轴参考值i1d*与ωg(L1+L2)相乘后与所述三相电压在q轴的直流分量usq相加得到所述电网侧变流器交流侧输出电压q轴参考值u1q*，其中，所述充电控制模式下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，以及如果所述飞轮储能模式处于放电控制模式，则获取所述电网侧变流器交流输出侧三相电流i1a、i1b和i1c经过坐标变换后得到的两相旋转坐标系下的直流分量i1d、i1q，并获取所述飞轮储能系统的功率参考值P*，并根据所述功率参考值P*和所述三相电压在q轴的直流分量usq计算得到所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1q*，并将所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1q*与ωg(L1+L2)相乘并取反后与所述三相电压在d轴的直流分量usd和d轴误差校正值相加得到所述电网侧变流器交流侧输出电压d轴参考值u1d*，并获取所述飞轮储能系统的无功功率参考值Q*，并根据所述无功功率参考值Q*、所述三相电压在q轴的直流分量usq和滤波电容电流补偿值计算得到所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1d*，其中，所述放电控制模式下d轴误差校正值根据所述三相电流在d轴的直流分量i1d计算得到，其中，通过滤波电容对所述三相电压在q轴的直流分量usq和所述电网侧变流器交流侧输出电压q轴参考值u1q*进行电流补偿后得到所述滤波电容电流补偿值，其中，将所述电网侧变流器的输出电流q轴参考值i1d*与ωg(L1+L2)相乘后与所述三相电压在q轴的直流分量usq和q轴误差校正值相加得到所述电网侧变流器交流侧输出电压q轴参考值u1q*，其中，q轴误差校正值根据所述三相电流在d轴的直流分量i1d计算得到，其中，L1为电力电子变换器的并网LCL滤波器的电网侧电感，L2为电力电子变换器的并网LCL滤波器的变换器侧电感；对所述电网侧变流器交流侧输出电压d轴参考值u1d*和所述电网侧变流器交流侧输出电压q轴参考值u1q*进行坐标变换后得到两相静止坐标系下的交流分量u1α