飛輪儲能系統(tǒng)使用壽命長,功率密度大,循環(huán)效率高,可靠性強(qiáng),響應(yīng)速度快,非常適合需要數(shù)秒至數(shù)分鐘千瓦至兆瓦級的短時大功率輸出且頻繁充放電運(yùn)行的應(yīng)用場合,是一種具有良好應(yīng)用前景的短時大功率儲能技術(shù),已經(jīng)在不間斷電源、微網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、電動汽車、航天器和大型艦船等領(lǐng)域得到應(yīng)用。高速永磁同步電機(jī)具有功率密度高、運(yùn)行損耗小、動態(tài)性能好和易于實現(xiàn)能量雙向流動等優(yōu)點,是飛輪儲能系統(tǒng)電動/發(fā)電機(jī)的常見選擇。飛輪儲能系統(tǒng)電動/發(fā)電機(jī)頻繁周期性工作在快速充/放電狀態(tài),具有電氣頻率高、轉(zhuǎn)速范圍寬、載波比低、動態(tài)響應(yīng)要求高的特點,然而工業(yè)界中廣泛應(yīng)用的基于PID原理的控制方法不能完全滿足其性能需求,因此本文以高速永磁同步電動/發(fā)電機(jī)及其變流器為研究對象,對飛輪儲能系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)行研究,具體完成了以下工作內(nèi)容:1、討論了飛輪儲能系統(tǒng)運(yùn)行工況的特殊性,以及目前在該工況下高速永磁電機(jī)和三相PWM變流器控制存在的主要問題,指出了需要重點研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。建立了飛輪儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對高速永磁同步電機(jī)在充放電模式下的運(yùn)行特性進(jìn)行了分析和討論,通過電壓極限圓、電流極限圓和等功率曲線等手段確定了在母線電壓、額... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２高速飛輪儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖??１、飛輪轉(zhuǎn)子??

Ｙ２??圖１．３磁懸浮軸承示意圖??圖１．３為磁懸浮軸承的示意圖，如圖所示，轉(zhuǎn)子需要在軸向方向和兩端的徑向方向都??懸浮才能夠?qū)崿F(xiàn)整體的自由懸浮，共有５個自由度需要約束。電磁軸承又分為三種，主動??式磁軸承、被動式磁軸承和超導(dǎo)磁軸承。被動式磁軸承由永磁體制成，但單純依靠永磁體??吸力形成的平衡狀態(tài)沒有自穩(wěn)定特性，無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子在５個自由度的穩(wěn)定懸��；而主動式??磁軸承則由線圈和反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成，通過構(gòu)建反饋控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電磁鐵對轉(zhuǎn)軸的吸力可??以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的五自由度穩(wěn)定懸浮，因此主動磁軸承有更多的調(diào)控自由度，更高的穩(wěn)定性［４７，４８］。??超導(dǎo)磁軸承則是利用超導(dǎo)材料特殊的磁通釘扎特性，和永磁體配合產(chǎn)生斥力，在沒有外界??控制的情況下可以實現(xiàn)自穩(wěn)定懸浮。自非理想第二類高溫超導(dǎo)材料１９８６年被發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)??過多年的努力

壓、電流和頻率，在飛輪儲能系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。國內(nèi)外學(xué)者對變流器的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)??進(jìn)行了大量研究。??ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ變流器是飛輪儲能系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的變流器結(jié)構(gòu)［１°３］，如圖１．４所示，也稱??為背靠背（Ｂａｃｋ－ｔｏ－Ｂａｃｋ）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在背靠背結(jié)構(gòu)拓?fù)渲�，網(wǎng)側(cè)變流器將三相交流電轉(zhuǎn)??化為直流母線鏈路的直流電，機(jī)側(cè)變流器將直流電逆變?yōu)榭刂齐姍C(jī)所需任意幅值和頻率的??三相交流電壓。背靠背拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流通，逆變狀態(tài)時能量從母線電容流??向電機(jī)，整流狀態(tài)時能量從電機(jī)流向母線電容。母線電容能夠使左右兩個三相橋電路相互??解耦，即兩個三相橋可以單獨(dú)控制，共同維持母線電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)能量的雙向流通。需要??說明的是，三相永磁同步電機(jī)、三相感應(yīng)電機(jī)和三相磁阻電機(jī)都可以用圖１．４中的三相橋??電路來控制，而對于多相電機(jī)，機(jī)側(cè)的變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要根據(jù)電機(jī)的相數(shù)和繞組分布選??＾

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Accurate two-degree-of-freedom discrete-time current controller design for PMSM using complex vectors[J]. Meng WANG,Jia-qiang YANG,Xiang ZHANG,Chang-sheng ZHU.  Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2018(04)
[2]基于滑�？刂频娘w輪儲能穩(wěn)定光伏微網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行母線電壓策略的研究[J]. 趙晗彤,張建成.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2016(16)
[3]基于反步法的電壓型PWM整流器無源控制[J]. 張恒,張成相,化晨冰,蔣德玉,翁海霞.  山東電力技術(shù). 2016(06)
[4]基于背靠背雙PWM變流器的飛輪儲能系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法研究[J]. 劉文軍,唐西勝,周龍,齊智平.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(16)
[5]一種采用負(fù)載電流和轉(zhuǎn)速補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)型飛輪儲能系統(tǒng)放電控制算法（英文）[J]. 張翔,楊家強(qiáng),王萌.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(14)
[6]超級電容儲能式電梯應(yīng)用研究[J]. 羅志群,萬健如,黃紹倫,韓偉偉.  電機(jī)與控制學(xué)報. 2015(06)
[7]艦船綜合電力系統(tǒng)飛輪儲能控制器設(shè)計[J]. 紀(jì)鋒,付立軍,王公寶,王瑞田,葉志浩,楊華.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2015(12)
[8]飛輪儲能系統(tǒng)能量回饋的精確小信號建模及控制器設(shè)計[J]. 馮奕,林鶴云,房淑華,陸婋泉.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(02)
[9]飛輪儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其研究現(xiàn)狀[J]. 張新賓,儲江偉,李洪亮,孫中鑫,阮文就.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2015(01)
[10]大容量飛輪儲能系統(tǒng)優(yōu)化控制策略[J]. 劉學(xué),姜新建,張超平,李勝忠.  電工技術(shù)學(xué)報. 2014(03)

博士論文
[1]電動汽車儲能特性及其配置方法研究[D]. 劉瑜俊.東南大學(xué) 2015
[2]城軌交通車載超級電容儲能系統(tǒng)能量管理及容量配置研究[D]. 趙坤.北京交通大學(xué) 2013
[3]飛輪儲能系統(tǒng)及其運(yùn)行控制技術(shù)研究[D]. 張建成.華北電力大學(xué) 2001



本文編號：3321845