[發明專利]一種基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略

在審

• 申請號: 202310228043.4
• 申請日: 2023-03-10
• 公開（公告）號: CN116054652A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 梁琛;馬喜平;李亞昕;董曉陽;楊軍亭;徐瑞
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18;H02P25/22;H02P25/022;H02P25/026;H02J15/00;H02K7/02;H02J1/16;H02J3/30;H02K7/18;H02P103/20
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 李澤中

1.一種基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，包含引入雙三相永磁同步電機的飛輪儲能系統，所述飛輪儲能系統由雙三相永磁同步電機、飛輪轉子、雙向變流器和支撐軸承系統組成；

基于系統自然坐標系下的電壓方程、磁鏈方程、運動平衡方程以及dq軸坐標系下的電壓方程確定基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能的電磁數學模型；

采用磁場定向矢量控制和q軸電流變化控制調節電磁轉矩的數值，對飛輪轉子的充放電控制；并基于模型參考自適應控制算法對飛輪轉子的轉速和位置角度實時估算。

2.如權利要求1所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，在飛輪儲能系統充電時，雙三相永磁同步電機切換至電動機模式，電動機轉速上升，并同軸帶動飛輪轉子轉動，將電能轉化為動能存儲在飛輪轉子中；

在飛輪儲能系統放電時，雙三相永磁同步電機切換至發電機模式，發電機和飛輪轉子轉速下降，將飛輪轉子中存儲的動能轉化為電能輸出給負載。

3.如權利要求2所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，所述雙三相永磁同步電機與飛輪轉子通過支撐軸承系統限位并同軸連接，所述雙三相永磁同步電機通過雙向變流器連接控制器，所述雙向變流器用于控制能量在飛輪儲能系統和直流電網之間雙向流動，進行能量輸入輸出。

4.如權利要求1所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，系統自然坐標系下的電壓方程為：

式中，u_6s＝[u_A?u_B?u_C?u_U?u_V?u_W]^T，表示六相電壓；i_6s＝[i_A?i_B?i_C?i_U?i_V?i_W]^T，表示六相電流；表示磁鏈在自然坐標系下的分量；R_6s＝diag[R?RR?R?R?R]，表示定子電阻。

5.如權利要求4所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，磁鏈方程為：

式中，L_6s為電感矩陣；為永磁磁鏈；θ為永磁體N軸方向與自然坐標系A軸方向的電角度，ε_6s(θ)為飛輪轉子磁鏈系數。

6.如權利要求5所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，電感矩陣方程為：

式中，M為兩個繞組之間的互感系數幅值；L_σ為漏感系數；E₆為六階單位矩陣。

7.如權利要求6所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，運動平衡方程為：

式中，T_e為電磁轉矩，ω_m為機械角速度，J為轉動慣量，B為阻尼系數，T_L為空載轉矩。

8.如權利要求7所述的基于雙三相永磁同步電機的飛輪儲能充放電控制策略，其特征在于，電磁轉矩方程為：

式中，T_e為電磁轉矩；n_p為極對數；W_m為磁共能。