[發明專利]一種基于單元損耗均衡的飛輪儲能陣列一致性控制方法

有效

• 申請號: 202110632166.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113193578B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 周念成;王強鋼;黃淼;田雨禾;王健;廖建權;林天皓
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶郵電大學
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30;H02J15/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

1.基于單元損耗均衡的飛輪儲能陣列一致性控制方法，其特征在于，飛輪儲能系統由n臺飛輪儲能單元組成，每臺飛輪儲能單元都與鄰近的一臺或多臺飛輪儲能單元進行通信，所有飛輪儲能單元之間構成一個網絡層，每臺飛輪儲能單元都通過這個網絡層與其他單元交換信息，對飛輪儲能單元進行相應的控制；采用一致性算法進行控制，控制方法為：通過對轉速的控制來改變飛輪儲能單元的損耗；

由于飛輪儲能單元進行充放電時，不同單元之間的損耗是不同的，因此需要對飛輪儲能單元的損耗進行一致性控制，分析飛輪儲能陣列單元的有功損耗，即飛輪儲能單元的充放電損耗滿足以下算式：

P＝P_bearing+P_w+P_core+P_copper

式中，P表示飛輪儲能單元的充放電損耗，P_bearing表示軸承損耗，P_w表示風阻損耗，P_core表示電機鐵損，P_copper表示電機銅損；

軸承損耗方程表達式為：

P_bearing＝(t_l+t_v)w

式中，t_l表示負載產生的扭矩，取決于負載的類型和軸承的設計；t_v表示粘性摩擦產生的扭矩，取決于所用潤滑劑的速度和性能；w表示飛輪的轉速；

風阻損耗方程表達式為：

式中，p_air表示氣體壓力，a表示轉子的半徑，R表述氣體常數，T表示電磁轉矩；

電機鐵損方程表達式為：

式中，k_h表示Steinmetz系數，B_m表示峰值磁通密度，α和β表示常數，p_e表示電機旋轉磁場的極對數，k_e表示是一個常數因子，如等式所示；t表示疊片的厚度，δ表示導電性，p表示電工鋼的密度；

電機銅損方程表達式為：

式中，I_q表示電機的電流，為額定電流；R_s表示電機的電阻。

2.根據權利要求1所述基于單元損耗均衡的飛輪儲能陣列一致性控制方法，其特征在于，所有飛輪儲能單元按照同一比率因子進行能量的儲存和釋放，實現功率的合理分配；

對比率因子進行定義；

r₂＝PΔP

ΔP＝t_eΔw

式中，r₁表示飛輪儲能單元釋能時的比率因子，r₂表示飛輪儲能單元儲能時的比率因子，ΔP表示飛輪儲能單元充電或放電的功率，t_e表示電磁轉矩，Δw表示飛輪儲能單元充電或放電過程轉速的變化；

當電力系統需要能量的儲存和釋放時，對飛輪儲能陣列一致性控制，實現比率因子一致性需要滿足的條件；

式中，r_1,i和r_1,j分別表示飛輪儲能單元i和j釋能時的比率因子，r_2,i和r_2,j分別表示飛輪儲能單元i和j儲能時的比率因子。