[發(fā)明專利]一種電網(wǎng)調(diào)頻型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010900512.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN112103971B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷林飛;李鈺;馬晨驍;高放
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/30;H02P27/08;H02P25/024;H02P21/14
• 代理公司: 南寧啟創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 謝美萱

1.一種電網(wǎng)調(diào)頻型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，該方法包括步驟為：

(1)設(shè)定參考值，設(shè)電力系統(tǒng)波動(dòng)后頻率為實(shí)際初值，比較實(shí)際初值與參考值大小，決定飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于充電/放電工作模式，并將abc三相坐標(biāo)系表示的電壓通過派克變換轉(zhuǎn)換為dq兩相坐標(biāo)系表示的電壓；

(2)若飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于充電模式，通過能量守恒定律得到飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速值即參考轉(zhuǎn)速ω_mref，在滿足等式約束和不等式約束的前提下，對(duì)dq軸電壓u_d和u_q進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)，經(jīng)貪心策略分別得到一次學(xué)習(xí)后的最優(yōu)矢量電壓和通過空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)驅(qū)動(dòng)三相逆變器產(chǎn)生三相電壓，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω升高，降低電力系統(tǒng)頻率，一次迭代循環(huán)完成；

(3)若飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于放電模式，通過能量守恒定律得到轉(zhuǎn)速降低后的參考轉(zhuǎn)速ω_mref，在滿足等式約束和不等式約束的前提下，對(duì)dq軸電壓u_d和u_q進(jìn)行強(qiáng)化學(xué)習(xí)分別得到一次學(xué)習(xí)后的最優(yōu)矢量電壓和通過空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)出功率，經(jīng)整流和逆變后將電能送入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)頻率上升，一次迭代循環(huán)完成；

(4)將調(diào)整后頻率與參考頻率范圍相比較，若符合要求則飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于保持狀態(tài)；若不符合要求則系統(tǒng)重復(fù)步驟(2)或(3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)調(diào)頻型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，所述的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法具體為：

利用坐標(biāo)變換理論，將abc三相靜止坐標(biāo)系表示的電壓通過派克變換轉(zhuǎn)換為dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系表示的電壓，便于解耦加快調(diào)節(jié)時(shí)間，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和調(diào)節(jié)精度；

對(duì)坐標(biāo)變換后的電壓采用矢量Q(λ)學(xué)習(xí)方法，對(duì)d軸電壓進(jìn)行學(xué)習(xí)的公式為：

對(duì)q軸電壓進(jìn)行學(xué)習(xí)的公式為：

其中e(s)定義為狀態(tài)s的選舉度，可以通過以下方法計(jì)算

式中，a為狀態(tài)s_t到狀態(tài)s_t+1所采取的動(dòng)作；r_t+1為狀態(tài)s_t到狀態(tài)s_t+1獲得的瞬時(shí)獎(jiǎng)賞值；γ為折扣因子；α為學(xué)習(xí)率；

通過上述Q學(xué)習(xí)算法對(duì)dq軸電壓進(jìn)行學(xué)習(xí)，分別得到滿足約束條件的最優(yōu)矢量電壓和

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)調(diào)頻型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，所述的等式約束在充電狀態(tài)下為：

W_S＝W_L+W_G

所述等式約束在放電狀態(tài)下為：

W_S+W_G＝W_L

不等式約束條件為：

其中，W_S為電網(wǎng)側(cè)提供電能，W_L為負(fù)載消耗電能，W_G為飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收或發(fā)出功率，U_G和I_G分別為永磁同步電機(jī)電壓和電流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)調(diào)頻型飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的矢量強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法，其特征在于，所述的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：飛輪轉(zhuǎn)子，飛輪電機(jī)，軸承，電力電子設(shè)備，真空室；

其中，飛輪電機(jī)有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種工作狀態(tài)，其特征在于：

當(dāng)電力系統(tǒng)頻率的實(shí)際初值大于參考值，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于充電模式，飛輪電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)工作，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為飛輪轉(zhuǎn)子機(jī)械能；

當(dāng)電力系統(tǒng)頻率的實(shí)際初值小于參考值，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)工作于放電模式，飛輪電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能經(jīng)過電力電子裝置由不穩(wěn)定的交流電變?yōu)榉€(wěn)定的交流電。