飞轮储能系统弱磁控制研究.pdf

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1、第47卷第9期电力电子技术Vo1．47，No．92013年9月PowerElectronicsSeptember2013飞轮储能系统弱磁控制研究杜玉亮，郑琼林，郭希铮，刘友梅(北京交通大学，电气工程学院，北京100044)摘要：研究了1s轮储能系统(FESS)弱磁控制原理，分析了飞轮储能系统充放电过程。提出采用复矢量电流调节器提高系统在弱磁区的动态性能和稳定性。研制了采用永磁同步电机(PMSM)驱动的FESS，并进行了弱磁区充、放电实验。仿真和实验结果表明，飞轮储能系统在弱磁区具有良好的充放电性

2、能和稳定性。关键词：飞轮储能系统；永磁同步电机；弱磁控制中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)09—0060—03ResearchonFlux-weakeningControlofFlywheelEnergyStorageSystemDUYu—liang，TrillionQZHENG，GUOXi—zheng，LIUYou-mei(BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Theoryofth

3、eflux—weakeningcontrolofflywheelenergystoragesystem(FESS)anditsprocessofthechargeanddischargeareevaluated．Thecomplexvectorcurrentregulatordemonstratthatitcanimprovethedynamicperfor—manceandstability．TheauthordevelopstheFESSbasedonpermanentmagnetsynch

4、ronousmotor(PMSM)andeom—pletstheexperimentsofchargemodeanddischargemode．Simulationandexperimentalresultsverifyitsgooddynamicperformanceandstabilityduringtheflux—weakeningprocess．Keywords：flywheelenergystoragesystem；permanentmagnetsynchronousmotor；flu

5、x—weakeningcontrolFoundationProject：SupportedbyScienceandTechnologyProjectsofStateGrid(No．DL71—10—001)1引言速时误补偿问题，提出PMSM采用复矢量电流调节器在负i补偿弱磁控制方法中具有良好的稳定随着飞轮转子新材料技术、磁轴承技术和电性。研制了FESS实验平台，进行了FESS弱磁区力电子技术的发展，飞轮储能这种新型储能技术充放电实验，实验结果验证了其良好的动态性能。成为代替传统物理储能、化学储能等

6、储能技术的新选择。与其他传统储能技术相比，飞轮储能具有2飞轮储能系统拓扑结构分析充放电迅速、高储能密度、高功率密度、无污染、循FESS拓扑结构如图1所示，主要由三相PWM环充放电次数多、可连续工作、可模块化设计制造整流器、逆变器、PMSM及飞轮组成。等诸多优点[1-21。与异步电机相比。PMSM具有效率高、功率因数高、结构简单、运行可靠等优势，且通过弱磁控制可拓宽其调速范围，因此PMSM应用于FESS具有明显优势。FESS通过电机带动飞轮转子旋转将电能转换为机械能以实现储能。FESS的储能功率取

7、决于飞轮转子的转速和转动惯量．因此可通图1飞轮储能系统拓扑结构Fig．1ThetopologyofFESS过对PMSM进行弱磁控制来提高飞轮转子转速进而提高其储能密度。三相PWM整流器实现FESS与电网能量的双这里分析了FESS拓扑结构，研究了PMSM弱向传递：三相逆变器与PMSM构成PMSM控制系磁控制原理，并针对负i补偿弱磁控制方法在高统，实现飞轮的加速充电、减速放电功能；飞轮在加速充电阶段从电网吸收能量，PWM整流器基金项目：国家电网公司科技项目资助(DL71～10—001)工作在功率因数

8、整流模式，在减速放电阶段工作定稿日期：2013—04—26作者简介：杜玉亮(1987一)，男，山东潍坊人，博士研究生，于功率因数逆变模式，将能量回馈给电网。飞轮的研究方向为永磁同步电机驱动控制技术。加速与减速阶段对应PMSM的电动、发电模式。60第47卷第9期电力电子技术Vo1．47，No．92013年9月PowerElectronicsSeptember20133永磁同步电机弱磁控制理论PMSM升速主要受以下电流、电压条件约束：≤0(1)【+Mq2≤瑾Ⅸ2一PMSM在正弦稳态下，转速较高时可忽