一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上，结合飞轮储能系统的工作特性，提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式，转速环实现恒转矩控制，能量环实现恒功率控制；引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换；利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿；基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求，给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比，所提充电控制策略恒功率控制灵活，恒转矩控制至恒功率控制切换平滑，且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响，满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后，仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。