基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略研究

来源：本站整理作者：佚名 2016-08-09 08:10:20

    由图可以看出0.3s以前飞轮储能系统处于恒流充电控制充电状态，其线电流保持不变且id=0，Iq为一定值。0.3～0.5s系统处于恒压充电状态，其线电流减小，id<0，转速进一步升高。0.5s以后系统处于转速闭环控制状态，进入转速保持阶段。仿真表明该控制策略与所述理论分析基本符合。
    仿真模型部分参数设计如下。
    驱动电机参数：定子电阻2. 3 S2；转子两对极；等效电感L=0. 007 8 H；转动惯量 J=0. 005 6 kg·m2。
    电力变换器参数：电感L=1 mH；滤波电容C1=1200μF、C2=1600 μF；负载电阻R=10 kΩ ; IGBT开关频率20 kHz。仿真结果如图12、图13、图14所示。

分别采用传统PI控制和二自由度PI控制在同样工况下对飞轮储能系统进行控制。由图可以看出，初始时，母线电压都保持在400V左右，在t=1 s时，突加10 kW负载，受扰动之后的电压都有一个回复的趋势，从波形可以看出传统的PI控制虽然最后也差不多能维持电压平衡，但变化太过突兀，且电压有点跌落。而相比于传统的PI控制，本文所设计的二自由度PI控制从波形上看具有更好的目标值跟随和抗负载干扰的能力。

    5 实验验证
    为了验证所提出的基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略在实际系统中的可行性，搭建了10 kW双向DC/DC的常规样机，并接入了微网实验室的飞轮储能系统进行了充放电实验，图15和图16为实验波形图。
    由图15和图16实验波形可以看出其与仿真结果基本一致，证明本文所提出的基于双向DC/DC的飞轮储能系统控制策略是可行的。

    文中提出了一种基于双向DC/DC飞轮储能系统控制策略，充电时恒流、恒压、转速闭环的复合控制策略；放电时采用二自由度PI控制策略，解决了传统控制策略所面临的局限性，并且通过仿真和实验分析证明所提出的控制策略是可行的，能很好地对飞轮储能系统进行充放电控制。