一种飞轮储能系统的控制方法及拓扑装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种飞轮储能系统的控制方法及拓扑装置。该飞轮储能系统的控制方法应用于飞轮储能系统的拓扑装置，该飞轮储能系统的拓扑装置包括能量变换模块；该方法包括：获取电网的参数调节信号；根据参数调节信号生成第一控制指令，第一控制指令用于控制能量变换模块向电网输出有功功率或无功功率；或者，控制能量变换模块从电网吸收有功功率或无功功率。本发明专利技术实施例提供的技术方案解决新能源场站不具备响应系统频率变化的惯量调节和调频能力，电力系统自我调节与抗扰能力将逐渐下降，影响电力系统安全稳定运行的问题。电力系统安全稳定运行的问题。电力系统安全稳定运行的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能系统的控制方法及拓扑装置


[0001]本专利技术涉及飞轮储能
，尤其涉及一种飞轮储能系统的控制方法及拓扑装置。

技术介绍

[0002]随着新能源发电占比大幅提高，不同于传统同步发电机组，风电机组、太阳能光伏发电通过电力电子及其控制技术接入电网，与电网频率解耦，不具备传统同步发电机组的转动惯量；此外，为了最大化利用风能、太阳能，采用最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)模式进行发电控制，因此，也不具备传统发电机组的调频功能。
[0003]当高渗透率的新能源接入电力系统时，一方面，由于电力系统中同步机占比下降，由同步机提供的频率调节能力、以及系统惯性均会降低，在电网受到扰动时频率波动会更加严重；另一方面，风电、光伏发电等新能源本身出力就具有较大的波动性、随机性，将对电力系统频率造成更加频繁的扰动。
[0004]新能源场站不具备响应系统频率变化的惯量调节和调频能力，导致电力系统自我调节与抗扰能力将逐渐下降，存在影响电力系统安全稳定运行的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种飞轮储能系统的控制方法及拓扑装置，以解决新能源场站不具备响应系统频率变化的惯量调节和调频能力，导致电力系统自我调节与抗扰能力将逐渐下降，影响电力系统安全稳定运行的问题。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种飞轮储能系统的控制方法，飞轮储能系统的控制方法应用于飞轮储能系统的拓扑装置，所述飞轮储能系统的拓扑装置包括能量变换模块；该方法包括：
[0007]获取电网的参数调节信号；
[0008]根据参数调节信号生成第一控制指令，第一控制指令用于控制能量变换模块向电网输出有功功率或无功功率；或者，控制能量变换模块从电网吸收有功功率或无功功率。
[0009]可选的，飞轮储能系统的拓扑装置还包括：电机飞轮控制器；能量变换模块包括能量转换系统和飞轮储能逆变器；第一控制指令包括第一子控制指令；
[0010]在根据参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：
[0011]电机飞轮控制器根据第一子控制指令，调节飞轮的转速；飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率。
[0012]可选的，第一子控制指令包括一次调频指令；
[0013]电机飞轮控制器根据第一子控制指令，调节飞轮的转速，飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率，包括：
[0014]在电网频率高于第一预设阈值时，电机飞轮控制器根据一次调频指令，控制飞轮提升转速，飞轮储能逆变器从电网吸收有功功率；
[0015]在电网频率低于第二预设阈值时，电机飞轮控制器根据一次调频指令，控制飞轮降低转速，飞轮储能逆变器向电网输出有功功率。
[0016]可选的，第一子控制指令包括主动惯量支撑指令；
[0017]电机飞轮控制器根据第一子控制指令，调节飞轮的转速，飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率，包括：
[0018]在电网频率在预设时间下降幅度大于预设阈值频率时，电机飞轮控制器根据主动惯量支撑指令，控制飞轮降低转速，飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率。
[0019]可选的，第一子控制指令包括平滑新能源有功功率波动指令；
[0020]电机飞轮控制器根据第一子控制指令，调节飞轮的转速，飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率，包括：
[0021]电机飞轮控制器根据平滑新能源有功功率波动指令，控制飞轮提升转速，飞轮储能逆变器从电网吸收有功功率；或者，电机飞轮控制器根据平滑新能源有功功率波动指令，控制飞轮降低转速，飞轮储能逆变器向电网输出有功功率。
[0022]可选的，飞轮储能系统的拓扑装置还包括：并网控制器；第一控制指令还包括第二子控制指令；
[0023]在根据参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：
[0024]并网控制器根据第二子控制指令，控制能量转换系统向电网输出无功功率，或者，从电网吸收无功功率。
[0025]可选的，在根据参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：
[0026]接收上级调度指令，根据上级调度指令生成二次调频指令；
[0027]电机飞轮控制器根据二次调频指令，控制能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率。
[0028]可选的，电网的参数调节信号包括：直流母线电压参考值与直流母线电压实际测量值、注入电网的无功功率参考值与注入电网的无功功率实际测量值、电网电流d轴实际测量值和电网电流q轴实际测量值；
[0029]并网控制器根据第二子控制指令，控制能量转换系统向电网输出无功功率，或者，从电网吸收无功功率，包括：
[0030]并网控制器根据直流母线电压参考值与直流母线电压实际测量值，计算d轴电网电流参考值
[0031]并网控制器根据注入电网的无功功率参考值与注入电网的无功功率实际测量值，计算q轴电网电流参考值
[0032]并网控制器根据d轴电网电流参考值和q轴电网电流参考值以及电网电流d轴实际测量值和电网电流q轴实际测量值，计算d轴电网电压控制量u
dg
和q轴电网电压控制量u
qg
；
[0033]并网控制器根据d轴电网电压控制量u
dg
和q轴电网电压控制量u
qg
，经过dq
‑
abc派克反变换后，得到三相电压控制信号u
ag
、u
bg
和u
cg
；
[0034]并网控制器根据三相电压控制信号u
ag
、u
bg
和u
cg
，控制能量转换系统的直流母线电
压稳定，并控制电网的无功功率。
[0035]可选的，电网的参数调节信号包括：电机定子三相电流、电机的电压相位θ
m
和电机转子磁链矢量ψ
r
、电机定子磁链参考值ψ
sref
、电机转速参考值ω
mref
与电机转速测量值ω
m
；
[0036]电机飞轮控制器根据第一子控制指令，调节飞轮的转速；飞轮储能逆变器通过能量转换系统向电网输出有功功率，或者，从电网吸收有功功率，包括：
[0037]电机飞轮控制器根据电机定子三相电流、电机的电压相位θ
m
和电机转子磁链矢量ψ
r
，计算电机定子磁链测量值ψ
s
；
[0038]电机飞轮控制器将电机定子磁链参考值ψ
sref
与电机定子磁链测量值ψ
s
作差，通过磁链滞环比较器和磁链调节，生成磁链控制信号Φ；
[0039]电机飞轮控制器根据电机转子磁链矢量ψ
r
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统的控制方法应用于飞轮储能系统的拓扑装置，所述飞轮储能系统的拓扑装置包括能量变换模块；所述方法包括：获取电网的参数调节信号；根据所述参数调节信号生成第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述能量变换模块向电网输出有功功率或无功功率；或者，控制所述能量变换模块从所述电网吸收有功功率或无功功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞轮储能系统的拓扑装置还包括：电机飞轮控制器；所述能量变换模块包括能量转换系统和飞轮储能逆变器；所述第一控制指令包括第一子控制指令；在所述根据所述参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：所述电机飞轮控制器根据所述第一子控制指令，调节飞轮的转速；所述飞轮储能逆变器通过所述能量转换系统向所述电网输出有功功率，或者，从所述电网吸收有功功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一子控制指令包括一次调频指令；所述电机飞轮控制器根据所述第一子控制指令，调节飞轮的转速，所述飞轮储能逆变器通过所述能量转换系统向所述电网输出有功功率，或者，从所述电网吸收有功功率，包括：在电网频率高于第一预设阈值时，所述电机飞轮控制器根据一次调频指令，控制所述飞轮提升转速，所述飞轮储能逆变器从所述电网吸收有功功率；在电网频率低于第二预设阈值时，所述电机飞轮控制器根据一次调频指令，控制所述飞轮降低转速，所述飞轮储能逆变器向所述电网输出有功功率。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一子控制指令包括主动惯量支撑指令；所述电机飞轮控制器根据所述第一子控制指令，调节飞轮的转速，所述飞轮储能逆变器通过所述能量转换系统向所述电网输出有功功率，或者，从所述电网吸收有功功率，包括：在电网频率在预设时间下降幅度大于预设阈值频率时，所述电机飞轮控制器根据主动惯量支撑指令，控制所述飞轮降低转速，所述飞轮储能逆变器通过所述能量转换系统向所述电网输出有功功率。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一子控制指令包括平滑新能源有功功率波动指令；所述电机飞轮控制器根据所述第一子控制指令，调节飞轮的转速，所述飞轮储能逆变器通过所述能量转换系统向所述电网输出有功功率，或者，从所述电网吸收有功功率，包括：所述电机飞轮控制器根据平滑新能源有功功率波动指令，控制所述飞轮提升转速，所述飞轮储能逆变器从所述电网吸收有功功率；或者，所述电机飞轮控制器根据平滑新能源有功功率波动指令，控制所述飞轮降低转速，所述飞轮储能逆变器向所述电网输出有功功率。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述飞轮储能系统的拓扑装置还包括：并
网控制器；所述第一控制指令还包括第二子控制指令；在所述根据所述参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：所述并网控制器根据所述第二子控制指令，控制所述能量转换系统向所述电网输出无功功率，或者，从所述电网吸收无功功率。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述参数调节信号生成第一控制指令之后，还包括：接收上级调度指令，根据上级调度指令生成二次调频指令；所述电机飞轮控制器根据所述二次调频指令，控制所述能量转换系统向所述电网输出有功功率，或者，从所述电网吸收有功功率。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电网的参数调节信号包括：直流母线电压参考值与直流母线电压实际测量值、注入电网的无功功率参考值与注入电网的无功功率实际测量值、电网电流d轴实际测量值和电网电流q轴实际测量值；所述并网控制器根据所述第二子控制指令，控制所述能量转换系统向所述电网输出无功功率，或者，从所述电网吸收无功功率，包括：所述并网控制器根据直流母线电压参考值与直流母线电压实际测量值，计算d轴电网电流参考值i
*dg
；所述并网控制器根据注入电网的无功功率参考值与注入电网的无功功率实际测量值，计算q轴电网电流参考值i
*qg
；所述并网控制器根据所述d轴电网电流参考值i
*dg
和所述q轴电网电流参考值i
*qg
，以及电网电流d轴实际测量值和电网电流q轴实际测量值，计算d轴电网电压控制量u

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，于红，
申请(专利权)人：北京奇稳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：