可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究_王健

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1、2005年7月JOURNALOFXI7NJIAOTONGUNIVERSITY皿2005可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究王健，康龙云，曹秉刚(西安交通大学机械工程学院，710049,西安)摘要：为了解决可再生能源分布式发电系统的稳定性问题，在系统中加入了储能设备，使总线电压得到了平滑•介绍了可再生能源分布式发电系统的能量互补控制原理，并建立了能源分布式发电系统的数学模型•采用直接转矩控制算法对系统的能量互补控制过程进行了仿真实验，在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果表明：当直流总线电压低于300V时，飞轮转速迅速下降，飞轮释放能量，系统维持稳定；当直流总线电压高于3

2、00V时，飞轮转速上升，飞轮存储能量，系统维持稳定•关键词：可再生能源；分布式发电；直接转矩控制；能量互补中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：0253-987X(2005)07-0766-05EnergyComplementaryControlofaDistributedRenewableEnergyPowerGenerationSystemWangJian,KangLongyun,CaoBinggang(SchoolofMechanicalEngineering,Xi"anJiaotongUniversity,Xi"an710049,China)Abstract:Toe

3、nsurethestabilityofthedistributedpowergenerationsystemwithrenewableenergy,thestorageenergyequipmentforsmoothingthebusvoltageisdesigned,andanenergycomplementarycontroIprincipleisproposedforthissystemtoestablishthemathematicalmodelaccordingtotheenergycomple-mentarycontrolprinciple.Adirecttorquec

4、ontroImethodisdesignedforimprovingthesystemperform-ance.ThesimulativeandexperimentalresultsonawindsimulatorandflywheelinthissystemverifythatasDCbusvoltageislowerthan300V,therotationalspeedofflywheeldecreases,andtheflywheelequip-mentreleasesenergytomaintainastablesystemoutput,andwhenDCbusvoltag

5、eishigherthan300V,therotationalspeedofflywheelincreases,andtheflywheelequipmentstoresenergytokeepthesystemunderastablestate.Keywords:renewableenergy;distributedpowergeneration;directtorquecontrol;energycomplement常规能源以煤、石由、天然气为主，它不仅资源有限，而且造成了严重的大气污染，因此开发清洁的可再生能源为人们所用，已成为当今世界能源利用的发展趋势•由于可再生能源的利用

6、具有随机性的特点，使基于可再生能源的分布式发电系统具有不稳定性，因此如何使动态的分布式发电系统达到稳定，也是目前研究的主要问题•储能元件在分布式发电系统中是必不可少的部分⑴，其中飞轮有存储速度快的优点,到H前为止国内外对高转速飞轮的研究已经有了很大的进展本文系统中的飞轮设备是由感应电机和金属飞轮组成的低速飞轮设备，对其采用直接转矩控制，实现了分布式发电系统的快速能量互补，达到了稳定动态分布式发电系统的日的•1可再生能源分布式发电系统的结构及工作原理可再生能源分布式发电系统是一套多电源互相收稿口期：2004-10-18.作者简介：王健(1977-)，男，博士生；曹秉刚(联系人)，男，

7、教授，博士生导师・基金项目：国家星火计划资助项目(2004EA105003)・独立的发电系统，它采用直流总线，由发电单元、储2LrUss/Lm-LrLs(2)能单元、控制单元和模拟负载单元组成的整个系统R丄miRrLsi2/Lm&)LrLsir厂结构如图1所示•其中，发电单元由风力发电系统s光伏发电系统和牛物质能（秸秆）发电系统组成，储能单元由飞轮储能系统、铅酸蓄电池和超级电容组成，控制单元由电力电子不可控整流器和逆变器组成.本文主要研究的是风力发电与飞轮混合系统的R