飞轮储能系统及其运行控制技术研究

设计了用于电力系统的飞轮储能（FES）系统，该系统主要包括储存能量的飞轮、支撑飞轮的轴承、进行机电能量转换的异步电动／发电机和微控制器控制的电能转换系统，研究了FES系统中异步电机动态过程仿真计算问题，提出了VVVF逆变器控制的异步电机动态数值模型，给出了采用四阶龙格库塔方法求解FES系统加速储能过程数值仿真结果，进行了FES系统加速储能试验和与电网步运行控制试验，给出了试验测试结果。     

用于风电场功率控制的飞轮储能系统仿真研究

风电输出功率的波动性和间歇性严重影响电能质量。飞轮储能系统因单位储能成本和使用寿命方面的优势,成为当下解决该问题的一种潜在方案。以无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其电动/发电运行的基本原理及数学模型的基础上,建立了飞轮储能系统的仿真模型。结合无刷直流电机双闭环调速系统和风电场功率控制要求设计了飞轮储能系统充电运行的控制方案。探讨了飞轮储能系统的能量反馈机理,利用回馈制动方式和前馈解耦控制策略分别对直流母线电压和电网侧逆变器进行控制,实现放电状态下对风电场输出功率的跟踪。最后通过实例仿真验证了模型的正确性和控制方案的有效性,为飞轮储能系统的设计和在风电场功率控制中的应用提供了参考和指导。     

飞轮储能在风电系统中的应用及仿真分析

在飞轮储能系统基本结构和工作原理的基础上,对其在独立运行和并网型风力发电系统中的应用进行了阐述,并以Matlab为平台搭建了飞轮储能系统的仿真模型。由于充电模型和放电模型仅转子运动方程部分不同,所以仅建立了充电模型,其中包括电机模块、位置检测模块、系统控制器模块和输出电压模块。最后,基于所建立的仿真模型,对充放电完整过程进行了仿真,并分析了改变转动惯量、摩擦系数和磁极对数对系统转速性能所造成的影响。仿真结果和理论分析一致,证实了所建立的飞轮储能系统的正确性。     

超导飞轮储能系统研究综述

采用超导磁力轴承实现磁悬浮的超导飞轮储能系统的研制,是高温超导技术在电力工业中应用研究的又热点。介绍了超导飞轮储能系统的基本结构,描述了超导磁力轴承的原理和特性,简要介绍了国内外超导飞轮储能技术的研究开发情况。     

飞轮储能系统驱动控制策略

飞轮储能系统是一种利用飞轮将电能与机械能互相转换的储能系统。其建设周期短、使用寿命长、环保无污染,目前在新能源、电动汽车、UPS供电系统等领域有应用实例。在介绍飞轮储能系统组成及工作原理的基础上,归纳总结了飞轮储能系统电机充、放电控制策略分类、控制特点和适用场合。为飞轮储能系统的研究与工程应用提供参考。     

飞轮储能系统双向逆变器研究

通过对传统三相桥结构的双向逆变器在飞轮工作于充电、放电过程中绕组内的电流情况分析,提出了更适用于高速下、方波电机结构储能飞轮的新型双向逆变器拓扑.该双向逆变器采用独立的Buck、Boost电路来实现储能飞轮的充、放电控制.实验结果证实了采用独立的升、降压电路来分别实现充电及放电操作,极大的改善了绕组电流的波形,使高转速下飞轮能量的精确控制成为可能.     

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷.采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法.通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能.在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸.通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力.     

飞轮储能系统应用于微网的仿真研究

微网中的风力、光伏发电等微型电源随机性强、输出功率波动大,微型电源功率不足,微网抗扰能力弱,由并网状态转入孤岛运行时需切除大部分负荷甚至全部负荷。采用飞轮储能系统辅助的微网方案,利用飞轮储能系统大功率充放电及充放电次数无限制的特点,设计并网逆变器的定功率控制方法。通过网侧功率测量决定并网逆变器的输出电流,实现了平抑微型电源功率和负荷波动的功能。在主电网故障时,飞轮储能系统向微网短时提供大量功率,维持大部分负荷等待主电网重合闸。通过理论分析及仿真实验表明,在微网中应用飞轮储能系统是可行的、经济的、高效的,可提升微网的抗灾变能力。     

飞轮储能系统充放电效率实验研究

利用电能测量方法对500Wh飞轮储能实验系统的充放电效率进行测量,飞轮储能系统充放电循环的升速、降速范围为12 000r/min～36 000r/min～12 000r/min,实验中测得电机及其控制损耗为49%.分析表明,即使将电机效率、控制器效率提高到95%,系统充放电循环效率也难以超过80%.综合考虑飞轮储能系统及辅助系统的能耗,探讨了高效率飞轮储能系统的运行方式和条件,飞轮储能系统应用于航天环境对提高充放电循环效率比较有利.     

飞轮储能系统中能量转换环节

本文介绍了飞轮储能系统的能量转换环节。     

飞轮储能系统发电运行控制技术的研究

设计了基于永磁无刷直流电机的飞轮储能单元的能量转换控制系统。研究了永磁无刷直流电机的发电控制技术,提出了飞轮储能系统减速发电过程中电机能量回馈升压控制方案,建立了飞轮储能系统发电控制的仿真模型,并对减速发电过程进行了仿真分析。     

飞轮储能系统研究进展、应用现状与前景

飞轮储能系统是应用前景广阔的新技术,详细地介绍了国内、外高等院校、科研院所与科技企业的最近研究进展与应用现状,论述了该技术的应用方向与前景,并对飞轮储能系统研究进展、应用现状与前景进行了总结.     

基于飞轮储能系统的动态电压恢复器

提出了一种基于飞轮储能系统(FESS)的动态电压恢复器(DVR)的装置。其拓扑结构与传统DVR拓扑结构相比,省去了为给飞轮储能单元补充能量而专门配制的整流设备,简化了结构。根据基于FESS的DVR装置的结构特点以及飞轮储能系统的充电原理,提出了一种自充电控制策略,在充电过程中,控制器根据负载和飞轮储能系统的运行情况确定负载侧参考电压。建立了基于FESS的DVR变换的数学模型,设计了同步旋转坐标系下的双矢量控制器。实验结果验证了该装置结构和自充电控制策略的有效性。     

磁悬浮飞轮储能技术UPS及连续供电

文章介绍了无蓄电池、绿色环保的磁悬浮飞轮储能技术UPS电源系统,是在线互动式的UPS电源系统。这是一种新型的储能技术,很有发展前途。     

基于磁悬浮飞轮储能的脉冲功率电源系统设计

设计构建了一套基于磁悬浮飞轮储能的脉冲功率电源系统,该系统主要包括储能部分、充电部分、放电部分及监控系统。储能部分采用磁悬浮飞轮储能装置,充电部分采用充电电源和充电机,放电部分采用逆变器和变压器,监控系统实现对整个系统的数据采集、存储、监视和控制。系统的运行状态包括静止状态、启动状态、充电状态、放电状态、待机状态和停机状态。通过监控系统对整个系统的运行状态进行协同控制,保持系统正常运行。搭建模拟测试系统进行了实验测试,结果表明,测试系统能够在3 ms内快速响应,输出秒级的脉冲平顶波。该系统采用模块化设计,容量配置灵活,响应速度快,使用寿命长,建设周期短,运维简单,可满足多种应用场景下的脉冲功率电源需求。     

飞轮储能系统改善并网风电场稳定性的研究

采用飞轮储能单元作为并网风电场的能量缓冲装置以稳定并网风电场的功率输出。建立了基于等效电路的飞轮储能系统的数学模型,并设计了以风力发电机输出有功功率和无功功率作为控制信号时的控制策略。最后以随机风波动为例,对采用飞轮储能系统的并网风电场进行了仿真研究。结果表明,此方案能实现风电机组输出有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

高温超导飞轮储能技术发展现状

高温超导块材式的悬浮现象是目前自然界中已发现的唯一可以实现自稳定的磁悬浮方式。利用这种磁悬浮技术的高温超导飞轮储能系统具有控制简单、储能密度大、效率高、寿命长、低维护等优点,为解决目前广泛关注的能源问题提供了新途径。本文综述了美国波音公司,日本ISTEC,德国ATZ公司等国内外小组开展的高温超导飞轮储能系统的研制现状,分析了当前技术发展趋势,探讨了亟需解决的关键难点问题,阐述了未来在军民两方面的发展前景。预计未来五年内高温超导飞轮储能技术将首先在电力调节、不间断电源等领域实现商业应用。     

用于飞轮储能系统的异步电动机加速过程控制方式研究

本文研究了用于一种新颖的飞轮储能系统的异步电动机的工作过程,该系统主要包括飞轮转子、用于机电能量转换的同步发电机、拖动异步电动机及变频器、调节发电机电压的励磁机.建立了异步电机在储存能量带动飞轮转子加速时的数学模型,通过数学模型的求解得出了最优控制规律.在该控制方式下电机输出电功率大.储存的能量多,电机的电密以及磁密不超过设计的极限值.     

微网中的储能设备及飞轮储能特性的研究

分析了在微网中的储能设备,重点研究了飞轮储能设备的特性,并在电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真,验证了其正确性 。     

一种带线性动态负载的十二相飞轮储能发电机系统

未来多相储能发电机系统具有广阔的发展应用前景,本文在一套十二相/12kW同步发电机硬件系统的基础上进行了带线性动态负载的十二相飞轮储能同步发电机系统的设计与仿真模型研究。系统中的线性动态负载模块由Buck电路构成,励磁功率放大器模块采用全桥电路,励磁控制器模块采用一种新型变参数反馈加前馈的控制方式。为检验设计效果,基于EMTDC软件建立了系统仿真模型,其中电机模型应用Fortran语言对EMTDC软件二次开发获得。仿真结果表明:所有设计模块均能完成基本功能,线性动态负载的输出功率能够按照期望的速率线性增加,励磁控制系统具有较好的控制精度与响应速度;系统模型求解准确、高效。