改进型滑模观测器飞轮储能系统控制方法

针对飞轮储能系统所用永磁同步电机中高速运行时使用滑模观测器估算转子位置和速度存在误差的问题,对传统滑模观测器进行了改进,使用双曲正切函数代替Sign函数,减少了滤波环节和相位补偿环节,有效消除了飞轮电机中高速运行时的抖振,实现了对转子位置和速度的精确估计。此外,采用基于转子预定位的I/F控制策略控制飞轮电机的启动和低速运行,实现飞轮电机全速度范围的无传感器控制。搭建了飞轮储能系统仿真模型,进行了飞轮储能系统的启动、充电、待机、放电仿真。仿真结果验证了改进型滑模观测器飞轮储能系统控制方法的正确性和有效性。     

风电系统中飞轮和蓄电池混合储能的控制策略

飞轮储能具有功率密度高、转换效率高和低污染等优点而逐渐受到国内外学者的重视,但是由于飞轮储能单位投资容量小,不适宜应对长时间变化负荷而未被大范围推广.蓄电池储能虽然能量密度大,但是频繁地充放电会缩短其使用寿命.飞轮储能和蓄电池储能结合的混合储能系统能够优势互补.以补偿风电场功率为目标,建立飞轮储能和蓄电池储能混合的储能...     

用于风电机组并网功率控制的飞轮储能系统研究与仿真

风速的随机性会引起风电机组并网输出有功功率波动,影响电能质量和系统稳定性。针对这种情况,提出一种利用飞轮储能系统来平滑风电机组的并网功率波动的方案。选用无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其基本工作原理及数学模型的基础上,结合风电场功率控制要求,设计了飞轮控制系统的转速电流双闭环调速方案,并在Matlab/Simulink中建立了飞轮储能系统并联在永磁直驱风电系统双PWM变流器直流侧进行功率控制的仿真模型。仿真结果验证了飞轮储能控制系统的正确性和功率平滑方案的有效性。     

飞轮储能系统的应用前景

简单介绍了飞轮储能系统（FESS）及组成,着重阐述了飞轮储能系统FESS在风力发电、太阳能发电、不间断电源（UPS）、汽车工业和航天飞行器中的应用,飞轮储能系统有着广阔的应用前景,将成为储能领域国内外学者的研究焦点．     

一种用于UPS的大功率飞轮储能系统研究

设计了一种用于UPS的飞轮储能系统,简述了其系统结构,研究了高速飞轮充放电的控制策略．飞轮储能系统主要由高性能DSP、功率智能模块IPM组成控制系统,以PWM整流和PWM逆变电路组成实时控制充电主电路,采用空间电压矢量脉宽调制的控制方案;放电主电路采用PWM整流、直流升降压电路组成．充电时采用速度-电流-电压三闭环反馈控制,放电时采用电压-电流双闭环反馈控制．对飞轮电池充放电过程进行了仿真,仿真结果表明该系统具有良好稳态性能和动态调节特性．     

利用混合储能系统改善配电网电能质量的研究

探讨了蓄电池/超级电容器混合储能系统的建模与控制问题.将储能系统接入配电网中,通过逆变器控制单元双向调节储能系统的有功和无功功率,达到改善接入配电网公共连接点处电能质量的目的.在逆变器控制单元中,采用将电压闭环控制和功率补偿控制相结合的方法.该控制方法可充分发挥蓄电池/超级电容器各自的特点,减小电压波动和负荷波动的影响.采用Matlab Simulink进行仿真,表明混合储能系统可有效地改善配电网的电能质量.     

双功能飞轮控制方法的研究

针对双功能飞轮系统在能量存储与姿态调整的过程中,飞轮电机一体化单元模型参数变化较大、难于控制等问题,提出一种积分分离式分段PID复合控制算法。该方法在系统开始调节时采用PD控制,当系统姿态调整接近稳态值时,再引入积分环节,通过积分环节的引入消除系统静差,同时考虑系统在不同控制电压范围内数学模型不同的特点,调节系统模型参数,从而实现系统储能的同时完成高精度姿态控制。初步实验结果表明,采用该算法在储能与姿态调整过程中,系统姿态控制精度达到了1°,折算到百公斤级卫星,其控制精度可达1.2′。     

储能装置延缓配电网升级的探讨

研究储能装置在系统稳态时作为负荷平衡应用——延缓配电网升级——的可能性,量化储能技术收益,给出储能单元的功率和能量计算方法,并结合实际算例讨论储能装置安装地点的选择及其对线路损耗的影响.分析储能装置应用于配电网升级延缓时需要注意的几个重要问题,对于储能技术在电力系统中的应用具有重要的指导意义.     

蓄电池储能运行控制对有源配电网影响研究

针对分布式发电及大量接入电动汽车对有源配电网功率和电压质量影响日益严峻的问题,首先从储能容量及功率、日负荷曲线特性和单位时间角度分析了影响区间控制的因素,提出了一种改进区间控制的储能出力模型来解决蓄电池储能电站一个周期内多次充放电问题;进一步,基于随机变量相关性的点估计概率潮流算法以分析分布式发电、电动汽车及储能电站接入配电网对电压水平的影响;最后,针对含蓄电池储能电站的改进IEEE-33节点有源配电网系统进行仿真分析,实验结果验证了接入储能电站可以有效地降低系统功率及电压波动.     

储能系统在配电网中的优化配置研究

从电网侧、新能源侧及用户侧3种不同的应用背景出发,对储能系统在配电网中的优化配置现状进行了研究.相比于单一储能而言,混合储能具有许多优越之处.结合现阶段主动配电网下储能技术的应用情况,分析了未来储能的推广应用所面临的问题.     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

含分布式电源的中压柔性直流配电网研究

直流配电技术大量减少了换流器的使用,可显著降低电网运行成本、提高系统可靠性和稳定性。在此背景下,从两端直流配电网入手,提出典型城市中压直流配电网拓扑并进行仿真分析。首先,通过探讨直流配电网相较于传统交流配电网的技术优势,分析两端直流配电网结构的可行性。然后,建立AC/DC变流器的功率和电压控制模型以及DC/DC变流器的控制模型,分析光伏和储能电池的特点,说明分布式电源直接接入直流电网减少换流器的投入,具有高效低成本的优势。最后,基于PSCAD/EMTDC平台对两端直流配电网系统进行建模仿真,仿真结果表明在光伏、储能以及负荷功率波动时通过有效控制能够使直流配电网稳定运行。     

集成化储能与姿态控制系统中飞轮高精度测速方法

针对集成化储能与姿态控制系统中飞轮速度测量要求范围宽、精度高的特点,从误差分析的角度提出了一种速度测量方法。该方法在低速阶段测量多个完整飞轮转速脉冲信号所用时间,跨越转速分界点进入高速阶段后,测量一定时间内飞轮转速脉冲信号个数。为了验证该测量方法的可行性,文中以Agilent公司生产的高精度信号发生器及信号计数器为基准对该系统进行了速度测量实验,并对实验结果进行了分析。结果表明,该系统具有测速精度高,测量范围宽的优点,完全能够满足集成化飞轮储能与姿态控制系统测速精度的要求。     

机械弹性储能系统位置跟踪控制策略研究

机械弹性储能系统在运行过程中需要精确的位置跟踪控制来确认其储能量,同时储能箱的转矩和转动惯量随着储能过程的进行连续变化,需要控制系统能够迅速调节电机的输出转矩以匹配储能箱在运行过程中逐渐增加的反转矩,同时能有效抑制储能箱转动惯量变化对控制性能的影响,以保证储能系统的效率和安全。本文采用指数遗忘法算法估计储能箱时变参数,结合估计值,设计以转角、转矩、磁链为虚拟控制变量的反推控制器,控制逆变器驱动电机运行。仿真表明,该方法能保证储能系统位置的精确控制和电机输出转矩的快速响应,同时系统参数变化变化对控制性能的影响很小,能量储存过程平稳。     

需求侧能量枢纽和储能协同提升风电消纳和平抑负荷峰谷模型

针对含风电和能量枢纽主动配电网负荷峰谷波动加大及弃风问题,提出一种需求侧能量枢纽和储能协同平抑负荷峰谷及提升风电消纳模型.在分析需求侧源荷储模型基础上,分析其对弃风和峰谷差影响,获取等效负荷曲线;提出跟随各时段负荷变化和风电穿透率制定风电供冷热电权重系数,改进能量枢纽进冷/热电耦合运行模式,横向通过多能互补提升风电消纳水平;同时协同能量枢纽(EH)改进耦合运行模式,确定储能跟随主动配电网状态的充放电控制策略,纵向转移电量平抑峰谷且提升风电消纳水平,从而给出一种能量枢纽和储能协同平抑峰谷和提升风电消纳的模型.最后采用改进的IEEE 33节点配网系统算例仿真,结果表明文中模型能有效提高主动配电网风电消纳,且对削峰填谷作用明显.     

集成化储能与姿态控制系统中飞轮高精度测速方法

针对集成化储能与姿态控制系统中飞轮速度测量要求范围宽、精度高的特点,从误差分析的角度提出了一种速度测量方法.该方法在低速阶段测量多个完整飞轮转速脉冲信号所用时间,跨越转速分界点进入高速阶段后,测量一定时间内飞轮转速脉冲信号个数.为了验证该测量方法的可行性,文中以Agilent公司生产的高精度信号发生器及信号计数器为基准对该系统进行了速度测量实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,该系统具有测速精度高,测量范围宽的优点,完全能够满足集成化飞轮储能与姿态控制系统测速精度的要求.     

基于飞轮储能阵列系统的分布式协调控制策略

针对光伏发电的波动性和随机性,提出一种基于一致性算法的分布式协调控制策略,同时加入最大功率约束,防止飞轮单元发生功率越限,利用飞轮储能阵列系统配合光伏发电,实现光伏飞轮联合系统依照调度计划输出。该策略不依赖于中央控制器或"领导者"单元,各飞轮单元只需与相邻飞轮单元交换信息即可实现功率协调分配,而各单元控制器则按照所分配功率指令控制其充放电,仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性。     

离网型风光互补发电系统多模态能量控制与管理

离网型风光互补发电系统是一种合理配置新能源的独立电源系统,由于自然界中风能、太阳能出现的不可预测性,以及负载、储能状态的随机性,提出一种基于风光互补发电系统多模态能量流的分析法,研究了各模态及模态间转化特性,给出了四种典型状态下风光互补发电系统的能量控制及管理。采用闭环电压控制使风力发电通道和光伏发电通道输出电压恒定,为用电设备和储能元件提供安全可靠的电能。通过MATLAB/Simulink软件对离网型风光互补发电系统多模态能量控制进行了仿真,结果表明离网型风光互补发电系统工作可靠,验证了多模态分析法的有效性。     

含光伏发电与储能的配电网基于源—网—荷互动模式下电压安全最优控制策略

针对光伏发电与储能设备大量接入配电网,考虑多种电压无功资源协调的电压最优控制问题,该文研究“源-网-荷”互动模式下的含光伏发电与储能配电网最优电压控制策略。采用LQR理论,建立含光伏发电与储能配电网最优电压控制模型,并针对含光伏发电与储能配电网稳态运行点多变且模型和参数信息不完整或不精确的情况,引入ADP算法设计最优控制策略的在线计算方法。算例仿真表明,基于ADP的最优电压控制策略可以在配电网和分布式光伏的不同运行情况下取得良好的电压改善效果。因此该方法适用于电力系统在线控制应用。     

复合材料储能飞轮研究

复合材料储能飞轮转子的内部主要应力是环向应力和径向应力。纤维增强复合材料飞轮转子的径向强度远小于环向强度,径向应力是导致储能飞轮分层失效的一个重要因素,结合缠绕材料的刚度、密度以及缠绕角对应力分布和储能总量的影响,采用过盈装配的多层飞轮结构可显著降低其径向应力,而用张力缠绕的储能飞轮外侧缠绕张力大于内侧,效果与过盈装配的多层飞轮相同,且制作较为简便.