[發明專利]一種接入直流微電網的飛輪儲能系統的放電深度控制方法

有效

• 申請號: 201310466163.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103515952A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李永麗;張瑋亞;常曉勇;王楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J1/16
• 分類號: H02J1/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種接入直流微電網的飛輪儲能系統的放電深度控制方法，所述的飛輪儲能系統作為直流微電網中的緊急電壓補償裝置，接入在直流母線上，其電機采用無刷直流電機，通過三相全橋變換電路以及雙向DC-DC變換電路接入系統，控制方式采用雙環電壓電流控制，該方法包括下列步驟：?

1）先確定接入直流微電網的飛輪儲能系統的動力學模型，建立飛輪儲能系統平均化的狀態方程組，該狀態方程組中包含快狀態變量和慢狀態變量，其中，快狀態變量包括電感電流變量，負載電壓變量，機端電壓變量，飛輪電機電流變量，控制系統外環誤差變量和控制系統內環誤差變量，組成快子系統，慢狀態變量為飛輪轉速變量；該飛輪儲能系統包括本地參數和系統等值參數，所述的本地參數包括飛輪電機參數，飛輪電機接入電力系統的電力電子電路參數和飛輪儲能系統控制參數，所述的系統等值參數包括直流微電網系統在飛輪儲能系統接入端口的輸入阻抗；?

2）將慢狀態變量作為快子系統的參數，求得快子系統的平衡點，形成快子系統的Routh行列式的第一列，根據Routh-Hopf判據，形成包含本地參數變量，系統等值參數變量，以及飛輪轉速變量三種變量的飛輪儲能系統臨界穩定的判別方程；?

3）根據實際接入的飛輪儲能系統設定本地參數，將包含三種變量的飛輪儲能系統臨界穩定的判別方程化簡成包含系統等值參數變量，飛輪轉速變量兩種變量的飛輪儲能系統臨界穩定的判別方程；?

4）實時采樣飛輪儲能系統接入點端口電壓v_Load，端口電流i_Load，運用戴維南等值原理，得到直流微電網系統在飛輪儲能系統接入端口的輸入阻抗；?

5）根據本地測量的v_Load實時采樣信號，當檢測到連續10次的v_Load小于預設的電壓閾值，則判斷飛輪儲能系統的接入點發生電壓跌落故障；?

6）當飛輪儲能系統的接入點端口電壓的變化量5V＜Δv_Load＜10V，則判定故障為輕度故障，放電深度Y_min設置為50%，并形成放電深度控制信號，繼續到步驟8）；當Δv_Load＞10V，則判定故障為嚴重故障，繼續步驟7）；?

7）啟動飛輪儲能系統放電深度控制：?

a)根據故障時刻的系統等值參數，形成只含有飛輪轉速變量一種變量的飛輪儲能系統臨界穩定的判別方程；?

b)求解上述判別方程，求得確保系統不發生非線性振蕩的放電深度Y_min；?

c)將求得的放電深度Y_min形成放電深度控制信號。?

8）將形成的放電深度控制信號輸出給控制器，確保飛輪儲能系統在不引起接入系統振蕩的前提下，實現最佳的電壓補償效果。?

2.根據權利要求1所述的放電深度控制方法，其特征在于，步驟1）中，建立飛輪儲能系統平均化的狀態方程組的具體步驟如下：?

建立飛輪儲能系統平均化的狀態方程組：?

式中，X＝[X_s,Y]^T為狀態變量；X_s＝[X₁,X₂,…,X₆]^T為快狀態變量，其中X₁—X₆分別表示電感電流變量，負載電壓變量，機端電壓變量，飛輪電機電流變量，控制系統外環誤差變量，控制系統內環誤差變量，組成快子系統α；Y為飛輪轉速慢狀態變量；d為雙向DC-DC變換器的開關占空比；A(Ω^L_j,Ω^S_k)為狀態變量的系數矩陣；B(Ω^L_j,Ω^S_k)為輸入矩陣；C(Ω^L_j,Ω^S_k)為占空比表達式系數矩陣；Ω^L_j表示飛輪儲能系統的第j個本地參數，包括飛輪電機參數，飛輪電機接入電力系統的電力電子電路參數，飛輪儲能系統控制參數；Ω^S_k表示飛輪儲能系統的第k個系統等值參數，包括直流微電網系統在飛輪儲能系統接入端口的輸入阻抗。?