[發明專利]一種提升高速飛輪儲能陣列直流母線電壓魯棒性的方法

有效

• 申請號: 202210697604.0
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114825396B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張亮;陳杰;張丹;水恒華;陳鷹;趙思鋒;韋統振;王金浩;楊波;陶以彬;周云紅;桑丙玉
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30;H02J3/12;H02J15/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種提升高速飛輪儲能陣列直流母線電壓魯棒性的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采用強魯棒性的自抗擾控制器穩定高速飛輪儲能陣列直流母線電壓，將直流母線電壓的參考值和實時值作為自抗擾控制器的輸入信號，構建狀態觀測器和誤差反饋控制器，狀態觀測器根據輸入信號估計系統內外擾動的估計值、、，誤差反饋控制器將觀測到的擾動量反饋給自抗擾控制器前級；

具體過程為：不計變流器的開關損耗，交直流側功率平衡方程如式（1）所示，永磁電機電流方程如式（2）所示：

(1)

(2)

聯立式（1）和式（2），可得：

(3)

式中，是時間，是直流側電壓，是直流側電流，是直流側電容，是電機的機械角速度， 、是d軸電壓和電流，、是q軸電壓和電流，是d軸電感，是q軸電感，是永磁體磁鏈，是電機定子電阻；定義：

(4)

式中，定義為狀態變量，定義為總擾動，為控制輸入系數，為控制輸出；即可將式（3）表示成狀態方程形式：

(5)

為使受控量以有限時間無超調的進入穩態，安排過渡過程如下式：

(6)

為了跟蹤外部擾動，構建的狀態觀測器如下式：

(7)

基于比例微分調節和擾動補償后自抗擾控制器輸出如下式：

(8)

上式中，為直流母線電壓參考值；、、為誤差信號；為符號函數；、、，為擾動的估計值； 為可調參數；、為跟蹤微分器的參數；為比例系數；

步驟2：將自抗擾控制器應對直流母線電壓波動的調節信號，通過等轉矩充放電策略方式分配給底層單元控制器；單元控制器采用的控制策略實現dq軸的靜態解耦。

2.根據權利要求1所述的一種提升高速飛輪儲能陣列直流母線電壓魯棒性的方法，其特征在于：所述步驟2中的自抗擾控制器應對直流母線電壓波動的調節信號，通過等轉矩充放電策略方式分配給底層單元控制器，每個單元控制器的轉矩指令表示為式（9）；在dq0坐標軸下，采用將dq軸靜態解耦，得到電磁轉矩公式的簡化形式，如式（10）所示，進而得出單元控制器的參考值：

(9)

(10)

式中，為高速飛輪儲能陣列的總轉矩，為高速飛輪儲能單元的個數，、、為每臺高速飛輪儲能單元的電磁轉矩，為第i臺高速飛輪儲能單元的電磁轉矩，為PMSM的極對數，為q軸電感，為PMSM的磁鏈，為q軸電流。