[发明专利]一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法

权利要求书

1.一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：控制系统由动力电源分别与上位机、PLC、整流装置相连接，同时上位机同PLC相连接，为其实时供电；PLC另一端同整流装置相连接；整流装置分别连接逆变装置A和逆变装置B；PLC还通过现场总线与逆变装置相连接，PLC通过网络模块与以太网链接；逆变装置A通过驱动电机与电网相连接；逆变装置B的另一端通过负载电机和储能飞轮相连接；交流电通过整流装置变成中间直流母线电压，以数字寄存器的方式将信息实时反馈给PLC，PLC经判断后，发出指令控制中间直流电压大小，通过逆变装置A和逆变装置B来控制驱动电机和负载电机；

控制方法具体包括以下步骤：

(1)动力电源给系统供电，上位机采用通讯控制技术，以现场总线为控制平台，PLC为控制核心，链接通讯接口对整流装置和逆变装置A进行实时控制与数据采集；两套逆变装置通过系统直流部分衔接，同时带动驱动电机和负载电机运行，负载电机带动储能飞轮储能，将储存的能量通过中间直流电压回馈给电网，实现节能；

(2)通过中间直流电压控制逆变装置B带动负载电机运行，储能飞轮处于电动运行状态，控制方式采用速度电流双闭环，通过数字寄存器实施监控负载电机速度与电流大小，采用矢量控制技术，对电机的励磁电流和电枢电流进行实时控制；

(3)降低储能飞轮的速度，以能耗制动方式提升中间直流电压，采用电压电流双闭环、正弦波脉冲宽度调制SPWM带动驱动电机运行，将能量反馈给电网；

(4)驱动电机和负载电机均采用异步电机作为飞轮电机，并设计基于异步电机的飞轮储能系统的能量转换环节的控制系统，对电动发电控制进行控制，在飞轮储能系统发电控制中，实现电机能量回馈制动的升压控制方法；

(5)PLC为控制核心，通过进行编程及调试、对现场总线的参数设置及调试；

能量转换通过整流装置、逆变装置A来控制驱动电机和负载电机；飞轮储能系统发电时发出的电能也通过双向能量变换器反馈给中间直流环节，再经过逆变装置A逆变后供负载使用。

2.根据权利要求1所述的一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：所述上位机采用通讯控制技术，以现场总线为控制平台，PLC为控制核心，链接通讯接口对整流装置和逆变装置进行实时控制与数据采集；逆变装置A和逆变装置B通过系统直流部分衔接，同时带动驱动电机和负载电机运行，负载电机带动储能飞轮储能，将储存的能量通过中间直流电压回馈给电网，实现节能。

3.根据权利要求1所述的一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：所述PLC为变频控制系统，系统用PLC程序实时监控变频系统中间直流电压，实时通过与标准设定值相比较来判断电机处于何种工作状态，以改变输出频率的大小，并对输出进行调频和恒压控制，将能量稳定的回馈给电网，实现系统高效节能的运行；所述的PLC为控制核心，通过进行编程及调试、对现场总线的参数设置及调试；能量转换通过整流装置、逆变装置来控制驱动电机和负载电机；飞轮储能系统发电时发出的电能也通过双向能量变换器反馈给中间直流环节，再经过逆变装置逆变后供负载使用。

4.根据权利要求1所述的一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：所述驱动电机和负载电机均采用异步电机作为飞轮电机，并设计基于异步电机的飞轮储能系统的能量转换环节的控制系统，对电动发电控制进行控制，在飞轮储能系统发电控制中，实现电机能量回馈制动的升压控制方法。

5.根据权利要求1所述的一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：所述能量转换通过整流装置、逆变装置A来控制驱动电机和负载电机，具体是采用双变频供直流母线运行的方式做中间能量转化环节，即通过整流装置转换为中间直流电压部分，然后通过双逆变的方式变换，这种运行方式不但能充分利用现有资源而且可以实现整流和逆变的模块化和易控制性。

6.根据权利要求5所述的一种在飞轮储能系统中的电力节能控制方法，其特征是：所述中间直流电压的控制采用了闭环控制，根据U_d的大小采用PID算法控制负载端变频器的频率输出，从而达到对U_d的反馈控制，U_d表示整流滤波后的中间直流电压。