[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)反推控制的機(jī)械彈性儲能用PMSG閉環(huán)I/f控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710671317.1
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107453662B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余洋;暢達(dá);米增強(qiáng);鄭曉明;鄭小江;李曉龍;孫辰軍;魏明磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）;國網(wǎng)河北省電力公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/00
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)反推控制的機(jī)械彈性儲能用PMSG閉環(huán)I/f控制方法，首先建立機(jī)械彈性儲能箱、PMSG、逆變器依次連接而成的機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；利用坐標(biāo)變換將PMSG的數(shù)學(xué)模型變?yōu)橐远ㄗ与娏鞫ㄏ虻臄?shù)學(xué)模型，由反推控制得出PMSG的控制量；結(jié)合自適應(yīng)控制辨識系統(tǒng)的定子電阻和電感，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)儲能過程控制方法，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)電等可再生能源具有間歇性和波動性的特點，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)會帶來調(diào)峰、調(diào)頻、安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險增加等問題。機(jī)械彈性儲能(Mechanical Elastic EnergyStorage,MEES)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、儲能容量可調(diào)、功率響應(yīng)速度快、對環(huán)境友好等優(yōu)點，是解決目前新能源并網(wǎng)、消納等問題的一種有效途徑。MEES系統(tǒng)依靠渦簧儲存機(jī)械能，以永磁同步發(fā)電機(jī)(permanent magnet synchronous generator,PMSG)作為能量轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在電網(wǎng)低負(fù)荷時將電能轉(zhuǎn)換為儲能箱的彈性勢能儲存起來，然后在電力高負(fù)荷階段，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。儲能箱與發(fā)電機(jī)聯(lián)動使機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量實時變化，因此對PMSG的控制提出了較高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對控制對象的特點和現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)在啟動和穩(wěn)定運(yùn)行階段的控制方法，來保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

基于自適應(yīng)反推控制的機(jī)械彈性儲能用PMSG閉環(huán)I/f控制方法，所述方法首先建立機(jī)械彈性儲能箱、PMSG、逆變器依次連接而成的機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；利用坐標(biāo)變換將PMSG的數(shù)學(xué)模型變?yōu)橐远ㄗ与娏鞫ㄏ虻臄?shù)學(xué)模型，由反推控制得出PMSG的控制量；結(jié)合自適應(yīng)控制辨識系統(tǒng)的定子電阻和電感，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。

基于自適應(yīng)反推控制的機(jī)械彈性儲能用PMSG閉環(huán)I/f控制方法，所述方法包括以下步驟：

a.根據(jù)機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)的各個組成部分特性，建立機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：

其中，M為渦簧材料的彈性模量，H為橫截面的慣性矩，a為渦簧片的寬度，b為渦簧片的厚度，L為渦簧長度，ε為d軸與q^*軸之間的夾角，w_i為d*q*軸的旋轉(zhuǎn)速度，w_r為dq軸的旋轉(zhuǎn)速度，ψ_r為轉(zhuǎn)子勵磁空間矢量，T_m為儲能箱施加給電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，n_p為電機(jī)極對數(shù)，i_s為定子電流，B為阻尼系數(shù)，L為等效同步電感，為電機(jī)定子q*軸電壓，為定子d軸電壓。

b.控制器設(shè)計

e_ε＝ε-ε^*

e_ω＝ω_r-ω_r^*

e_i＝i_s-i_s^*

c.自適應(yīng)辨識

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明采用If控制，由If控制的“轉(zhuǎn)角-自平衡”原理可以自動平衡轉(zhuǎn)矩和速度，不需要速度傳感器，能夠提高系統(tǒng)的啟動性能。