孤岛微电网飞轮储能系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种孤岛微电网飞轮储能系统及其控制方法，涉及飞轮储能技术领域，该系统包括：飞轮、永磁同步发电机、第一机侧变流器、直流母线、网侧变流器、变压器和第二机侧变流器，当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，所述第一机侧变流器执行第一控制策略，以驱动所述永磁同步发电机带动所述飞轮旋转，以使所述飞轮进行充电；当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，所述第一机侧变流器执行第二控制策略，以使所述飞轮释放能量至所述直流母线，本发明专利技术可以减少过充电、过放电现象的发生，且可以解决快速释放大功率冲击能量的问题，同时解决电池储能结构体积大、重量大和存在化学电解液回收等问题。量大和存在化学电解液回收等问题。量大和存在化学电解液回收等问题。

【技术实现步骤摘要】
孤岛微电网飞轮储能系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及飞轮储能
，尤其是涉及一种孤岛微电网飞轮储能系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]微电网，由分布式电源、负载、储能装置及控制单元组成。微电网的容量和惯性相对较小，易受到分布式电源和负载波动的影响，存在电能输出间歇性和波动性大、网络潮流复杂、继电保护和稳定控制的问题，储能装置的应用可解决上述问题。
[0003]微电网系统储能方式主要有电磁储能、物理储能和电化学储能等形式，电池储能作为电化学储能中的一种，存在结构体积大、重量大和化学电解液回收的问题，且无法快速释放大功率的冲击能量。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种孤岛微电网飞轮储能系统及其控制方法。
[0005]本专利技术提出的一种孤岛微电网飞轮储能系统，包括：飞轮、永磁同步发电机、第一机侧变流器、直流母线、网侧变流器、变压器和第二机侧变流器；其中，所述永磁同步发电机分别与所述飞轮和所述第一机侧变流器连接，当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，所述第一机侧变流器执行第一控制策略，以驱动所述永磁同步发电机带动所述飞轮旋转，以使所述飞轮进行充电；以及，当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，所述第一机侧变流器执行第二控制策略，以使所述飞轮释放能量至所述直流母线；所述网侧变流器分别与所述直流母线和所述变压器连接，用于将来自电网的交流电压转化成直流电压，并输出所述直流电压至所述直流母线；所述第二机侧变流器分别与所述直流母线和负载连接，用于将所述直流电压转化成所述负载所需的电压。
[0006]另外，根据本专利技术实施例的孤岛微电网飞轮储能系统，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述第一机侧变流器包括九相全控桥式电压型SVPWM整流电路。
[0007]进一步地，所述永磁同步发电机包括九相电机绕组。
[0008]进一步地，所述第一机侧变流器执行所述第一控制策略时，选择所述九相电机绕组中的任意对称三相绕组和所述九相全控桥式电压型SVPWM整流电路中的任意对称三相绕组构成三相全控桥式电压型SVPWM整流电路。
[0009]进一步地，所述第一控制策略包括：获取所述飞轮的实际转速和参考转速、所述永磁同步发电机的第一实际电流；根据所述实际转速和所述参考转速确定所述永磁同步发电机的第一参考电流；将所述第一参考电流和所述第一实际电流进行比较，并经过第一PI控制器、反clark变换与反park变换、SVPWM调制后得到用于控制所述第一机侧变流器的第一PWM控制信号。
[0010]进一步地，根据所述实际转速和所述参考转速确定所述永磁同步发电机的第一参考电流，包括：将所述实际转速和所述参考转速比较，并经过第二PI控制器得到所述永磁同步发电机的第一参考电流。
[0011]进一步地，所述第一机侧变流器执行所述第二控制策略时，所述九相电机绕组中的三相绕组和所述九相全控桥式电压型SVPWM整流电路中的三相绕组构成三相全控桥式电压型SVPWM整流电路；或者，所述九相电机绕组中的六相绕组和所述九相全控桥式电压型SVPWM整流电路中的六相绕组构成六相全控桥式电压型SVPWM整流电路；或者，所述九相电机绕组中的九相绕组和所述九相全控桥式电压型SVPWM整流电路中的九相绕组构成九相全控桥式电压型SVPWM整流电路。
[0012]进一步地，所述第二控制策略包括：获取所述飞轮的实际电压和参考电压、所述永磁同步发电机的第二实际电流；根据所述实际电压和所述参考电压确定所述永磁同步发电机的第二参考电流；将所述第二参考电流和第二实际电流进行比较，并经过第三PI控制器、反clark变换与反park变换、SVPWM调制后得到用于控制所述第一机侧变流器的第二PWM控制信号。
[0013]进一步地，根据所述实际电压和所述参考电压确定所述永磁同步发电机的第二参考电流，包括：将所述实际电压和所述参考电压比较，并经过第四PI控制器得到所述永磁同步发电机的第二参考电流。
[0014]根据本专利技术实施例的孤岛微电网飞轮储能系统，该系统包括飞轮、永磁同步发电机、第一机侧变流器、直流母线、网侧变流器、变压器、第二机侧变流器，当孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，第一机侧变流器执行第一控制策略，以驱动永磁同步发电机带动飞轮旋转，以使飞轮进行充电；当孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，第一机侧变流器执行第二控制策略，以使飞轮释放能量至直流母线，与现有技术中的电池储能相比，本专利技术实施例的孤岛微电网飞轮储能系统可以减少过充电、过放电现象的发生，且可以解决快速释放大功率冲击能量的问题，同时解决电池储能结构体积大、重量大和存在化学电解液回收等问题，且本专利技术实施例具有对温度不敏感，对环境友好的优点。
[0015]针对上述存在的问题，本专利技术还提出一种孤岛微电网飞轮储能系统的控制方法，用于如上述任一实施例所述的孤岛微电网飞轮储能系统，所述方法包括：当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，第一机侧变流器执行第一控制策略，驱动永磁同步发电机带动飞轮旋转，以使所述飞轮进行充电；当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，所述第一机侧变流器执行第二控制策略，以使所述飞轮释放能量至直流母线。
[0016]根据本专利技术实施例的孤岛微电网飞轮储能系统的控制方法，当孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，第一机侧变流器执行第一控制策略，以驱动永磁同步发电机带动飞轮旋转，以使飞轮进行充电；当孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，第一机侧变流器执行第二控制策略，以使飞轮释放能量至直流母线，与现有技术中的电池储能相比，本专利技术实施例的孤岛微电网飞轮储能系统可以减少过充电、过放电现象的发生，且可以解决快速释放大功率冲击能量的问题，同时解决电池储能结构体积大、重量大和存在化学电解液回收等问题，且本专利技术实施例具有对温度不敏感，对环境友好的优点。
[0017]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的孤岛微电网飞轮储能系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的单相全控桥式电压型整流电路的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的三相全控桥式电压型SVPWM整流电路的结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的孤岛微电网飞轮储能系统充电时的控制框图；图5是根据本专利技术一个实施例的孤岛微电网飞轮储能系统放电时的控制框图；图6是根据本专利技术一个实施例的孤岛微电网飞轮储能系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，包括：飞轮、永磁同步发电机、第一机侧变流器、直流母线、网侧变流器、变压器和第二机侧变流器；其中，所述永磁同步发电机分别与所述飞轮和所述第一机侧变流器连接，当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于充电模式时，所述第一机侧变流器执行第一控制策略，以驱动所述永磁同步发电机带动所述飞轮旋转，以使所述飞轮进行充电；以及，当所述孤岛微电网飞轮储能系统处于放电模式时，所述第一机侧变流器执行第二控制策略，以使所述飞轮释放能量至所述直流母线；所述网侧变流器分别与所述直流母线和所述变压器连接，用于将来自电网的交流电压转化成直流电压，并输出所述直流电压至所述直流母线；所述第二机侧变流器分别与所述直流母线和负载连接，用于将所述直流电压转化成所述负载所需的电压。2.根据权利要求1所述的孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，所述第一机侧变流器包括九相全控桥式电压型SVPWM整流电路。3.根据权利要求2所述的孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，所述永磁同步发电机包括九相电机绕组。4.根据权利要求3所述的孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，所述第一机侧变流器执行所述第一控制策略时，选择所述九相电机绕组中的任意对称三相绕组和所述九相全控桥式电压型SVPWM整流电路中的任意对称三相绕组构成三相全控桥式电压型SVPWM整流电路。5.根据权利要求4所述的孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，所述第一控制策略包括：获取所述飞轮的实际转速和参考转速、所述永磁同步发电机的第一实际电流；根据所述实际转速和所述参考转速确定所述永磁同步发电机的第一参考电流；将所述第一参考电流和所述第一实际电流进行比较，并经过第一PI控制器、反clark变换与反park变换、SVPWM调制后得到用于控制所述第一机侧变流器的第一PWM控制信号。6.根据权利要求5所述的孤岛微电网飞轮储能系统，其特征在于，根据所述实际转速和所述参考转速确定所述永磁同步发...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文东，王宏，阎放，王宜凡，
申请(专利权)人：微控物理储能研究开发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：