一种重力储能电机的无传感器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种重力储能电机的无传感器控制方法，涉及重力储能领域。本发明专利技术重力储能电机用以实现重力储能系统与电力系统的能量交互，当需要重力储能系统向电网倒送电时，重力储能电机工作在电动机状态，该状态下，采用电流内环和速度外环的双闭环控制方法；当需要重力储能系统向电网送电时，重力储能电机运行在发电机状态，该状态下，采用电流外环和转速外环的控制方法。本发明专利技术能够满足重力储能系统与电力系统的功率需求合能量转换需求。统与电力系统的功率需求合能量转换需求。统与电力系统的功率需求合能量转换需求。

【技术实现步骤摘要】
一种重力储能电机的无传感器控制方法


[0001]本专利技术涉及重力储能领域，尤其涉及一种重力储能电机的无传感器控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源机组的大量并网，电力系统调峰的难度愈来愈大，因此迫切需要大量削峰填谷的装置保证系统发电出力与系统负荷的时时平衡。在此背景下，重力储能装置应运而生，利用重物重力势能的提高或降低，实现重力储能装置与电力系统间的能量交互，进而缓解电力系统的调峰压力。
[0003]电机作为一种机电能量转换的装置，是重力储能系统中最为重要的组成部分之一。电机的驱动控制需要位置传感器精确地获取转子位置信息，但加装位置传感器价格高、体积大，系统的抗高频噪声干扰性能差，因此无位置传感器控制技术成为了电机领域研究的热点和重点。在重力储能领域，电机的无位置传感器控制过程中，需要考虑交互功率，并且为了实现电能的不同流向，重力储能电机工作在发电或电动状态，现有技术中的电机无位置传感器控制策略中往往不能达到上述要求，本专利技术致力于提供一种重力储能电机的无传感器控制方法，满足重力储能系统和电力系统的电能转换需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了重力储能电机的无传感器控制方法，满足重力储能系统与电力系统的功率需求合能量转换需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种重力储能电机的无传感器控制方法，所述重力储能电机用以实现重力储能系统与电力系统的能量交互，包括如下步骤：
[0006]当需要重力储能系统向电网倒送电时，重力储能电机工作在电动机状态，该状态下，采用电流内环和速度外环的双闭环控制方法；
[0007]当需要重力储能系统向电网送电时，重力储能电机运行在发电机状态，该状态下，采用电流外环和转速外环的控制方法。
[0008]进一步的，电动机状态下的电流内环和速度外环的双闭环控制方法包括：
[0009]电流内环控制过程为：PMSM出口侧取三相电流i
abc
，依次经过PARK变换和CLARK变换得到电机的d轴电流分量i
d
实际值和q轴电流分量实际值i
q
，d轴电流分量实际值i
d
与d轴电流分量参考值比较后，经PI环节生成d轴电压分量参考值U
d
，q轴电流分量实际值i
q
与q轴电流分量参考值比较，经过PI环节生成q轴电压分量参考值U
q
；
[0010]速度外环控制过程为：电机的转速实际值ω
r
与转速参考值ω
*
比较，经PI变换后输出q轴电流分量参考值
[0011]进一步的，转速外环控制过程中的转速参考值ω
*
根据电机旋转角速度参考值w
*
得到，所述电机旋转角速度参考值w
*
为：
[0012][0013]其中，m为电机所带重物质量；g为重力加速度；v为重物运动速度，下降为正，上升为负，p
Ω
为机械摩擦和风阻引起的机械损耗，p
Fe
为定子铁芯中的涡流和磁滞损耗，p
Δ
为杂散损耗，T
e
电机的电磁转矩。
[0014]进一步的，所述发电机状态下采用的电流外环和转速外环的控制方法包括：
[0015]电流外环的控制过程包括：PMSM出口侧取三相电流i
abc
，依次经过PARK变换和CLARK变换得到电机的d轴电流分量i
d
实际值和q轴电流分量实际值i
q
，d轴电流分量实际值i
d
与d轴电流分量参考值比较后，经PI环节生成d轴电压分量参考值U
d
，q轴电流分量实际值i
q
与q轴电流分量参考值比较，经过PI环节生成q轴电压分量参考值U
q
；
[0016]电压内环的控制过程包括：将d轴电压分量参考值U
d
、q轴电压分量参考值U
q
、α轴电流分量实际值i
α
、β轴电流分量实际值i
β
输入全阶状态滑模观测器中，得到PMSM出口侧电压的α轴电压分量的估计值和β轴电压分量的估计值经锁相环锁相后输出永磁同步电机的旋转角度估计值
[0017]进一步的，所述重力储能系统与电力系统的能量交互通过交互体统实现，所述交互体统包括重力储能系统和电网，重力储能系统，包括若干重力储能电机，若干重力储能电机连接一条集电线路，所述集电线路经整流器和逆变器连接升压变压器，经升压后流入电网。
[0018]进一步的，所述集电线路与整流器之间设有整流器侧滤波器组，逆变器与升压变压器之间设有逆变器侧滤波器组。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本申请能够满足重力储能电机在电动状态下和发电状态下的不同控制需求，实现重力储能系统和电力系统之间电能的双向传输。
[0021]考虑电能传输功率计算转速参考值，在重力储能电机电动状态下参与速度外环控制，满足重力储能系统和电力系统的能量交互需求。
[0022]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0023]图1是本专利技术所述的永磁同步电机与电力系统能量交互的运行策略。
[0024]图2是本专利技术所述的永磁同步电机的无传感器控制方式下驱动控制电路的硬件电路原理框图。
[0025]图3是本专利技术所述的永磁同步电机电动机状态下的控制策略框图。
[0026]图4是本专利技术所述的永磁同步电机发电机状态下的控制策略框图。
具体实施方式
[0027]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]为了阐释的目的而描述了本专利技术的一些示例性实施例，需要理解的是，本专利技术可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
[0030]在一具体实施例中，提供了一种重力储能电机的无传感器控制方法，所述重力储能电机用以实现重力储能系统与电力系统的能量交互，所述重力储能系统与电力系统的能量交互通过交互体统实现，如图1所示，所述交互体统包括重力储能系统和电网，重力储能系统，包括若干重力储能电机，若干重力储能电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力储能电机的无传感器控制方法，其特征在于，所述重力储能电机用以实现重力储能系统与电力系统的能量交互，包括如下步骤：当需要重力储能系统向电网倒送电时，重力储能电机工作在电动机状态，该状态下，采用电流内环和速度外环的双闭环控制方法；当需要重力储能系统向电网送电时，重力储能电机运行在发电机状态，该状态下，采用电流外环和转速外环的控制方法。2.根据权利要求1所述一种重力储能电机的无传感器控制方法，其特征在于，电动机状态下的电流内环和速度外环的双闭环控制方法包括：电流内环控制过程为：PMSM出口侧取三相电流i
abc
，依次经过PARK变换和CLARK变换得到电机的d轴电流分量i
d
实际值和q轴电流分量实际值i
q
，d轴电流分量实际值i
d
与d轴电流分量参考值比较后，经PI环节生成d轴电压分量参考值U
d
，q轴电流分量实际值i
q
与q轴电流分量参考值比较，经过PI环节生成q轴电压分量参考值U
q
；速度外环控制过程为：电机的转速实际值ω
r
与转速参考值ω
*
比较，经PI变换后输出q轴电流分量参考值3.根据权利要求2所述的一种重力储能电机的无传感器控制方法，其特征在于，转速外环控制过程中的转速参考值ω
*
根据电机旋转角速度参考值w
*
得到，所述电机旋转角速度参考值w
*
为：其中，m为电机所带重物质量；g为重力加速度；v为重物运动速度，下降为正，上升为负，p
Ω
为机械摩擦和风阻引起的机械损耗，p
Fe
为定子铁芯中的涡流和磁滞损...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋柏越，方宽，陈晓光，胡开元，郝文波，李明涛，刘延龙，王莹莹，谷博文，刘智洋，刘进，董尔佳，崔佳鹏，赵昌龙，赵彧庆，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司国网黑龙江省电力有限公司牡丹江供电公司国家电网有限公司哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：