[发明专利]一种飞轮储能系统直流电压闭环的弱磁电流控制方法

说明书

本发明涉及一种飞轮储能系统直流电压闭环的弱磁电流控制方法，属于飞轮储能技术领域。该方法包括直流电压外环控制和电流内环控制，以及弱磁电流计算模块和限幅模块。本发明根据飞轮储能系统中高速电机的额定转速、额定电压、电机的漏感以及直流电压设定得到在控制直流电压中弱磁电流的给定值，所述控制方法算法可靠、响应快、计算量少、实时调节弱磁电流给定，拓宽了飞轮储能系统直流电压控制范围。

技术领域

本发明属于飞轮储能技术领域，涉及一种飞轮储能系统直流电压闭环的弱磁电流控制方法。

背景技术

飞轮储能系统因功率密度大、运行效率高、瞬时放电功率大等优点，在电力系统调峰调频、UPS供电、城轨列车能量回收制动等方面有着广泛的应用前景。飞轮储能系统与外部能量交换的控制方案有以直流电压控制为目标的控制方案、控制飞轮转速的控制方案、根据外部功率指令的控制方案。

飞轮储能变流器在控制直流侧电压时，一般采用电压外环、电流内环的双环控制结构。在飞轮运行在高速时，高速电机反电动势较高，直流给定的电压较低时，需要对高速电机进行弱磁控制。目前飞轮储能变流器在控制直流电压中采用的方法有恒定弱磁电流法，即在飞轮放电过程中始终有固定的弱磁电流分量，这种方法在飞轮运行在低速时需要变流器有很大的过载能力；斜坡下降法，这种方法中给定弱磁电流是飞轮转速线性相关函数，在飞轮高速时进行弱磁，但需要根据不同的电机、给定直流电压调整函数关系式。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种飞轮储能系统直流电压闭环的弱磁电流控制方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种飞轮储能系统直流电压闭环的弱磁电流控制方法，该方法为：电压控制器和转矩轴电流控制器连接后进行脉冲调制；

同时，弱磁电流计算模块、限幅模块和磁链轴电流控制器连接后也进行脉冲调制；

脉冲调制后调节高速电机，从而控制飞轮。

可选的，所述电压控制器将输入的直流电压设定值和实际检测的直流侧电压u_dc的差值产生转矩轴给定电流

所述弱磁电流计算模块将输入直流电压设定值和飞轮的实际速度n处理得到计算的弱磁电流值i_Mset；

所述限幅模块将输入的弱磁电流值i_Mset处理得到最终的磁链轴电流给定值

所述转矩轴电流控制器将输入的转矩轴电流给定值和转矩轴反馈电流i_T做比较的差值，处理得到参考电压

所述磁链轴电流控制器将输入的轴电流给定值和磁链轴反馈电流i_M做比较的差值，处理得到参考电压

可选的，所述弱磁电流计算模块中，高速电机的电压计算公式为：

其中u是电机实际电压；n是高速电机转速，与检测装置检测到的转速和速度观测器观测到的转速相同；U_N是电机的额定电压；n_N是电机的额定转速。

可选的，所述弱磁电流值的计算公式为：

其中L_σ是高速电机的漏感；ω是高速电机的电气角频率；

Δu_dc是直流电压差计算公式是：

其串是直流电压闭环的设定电压，m^*是在弱磁控制时最大的调制度，取值范围0＜m^*＜1。

可选的，所述限幅模块的上限为i_LU＝0；