中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:伊朗學(xué)者開展能夠減小測(cè)量誤差的飛輪儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的研究
技術(shù)領(lǐng)域:飛輪儲(chǔ)能控制系統(tǒng)
開發(fā)單位:伊朗科技大學(xué) A. Vahedi
技術(shù)突破:針對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的永磁輔助式磁阻同步電機(jī)控制系統(tǒng)。結(jié)果表明,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電流傳感器的偏移和死區(qū)現(xiàn)象造成的測(cè)量誤差具有良好的穩(wěn)定性和魯棒性,在低速(750rpm)和高速(1500rpm)下,電機(jī)紋波分別降低94%和82%。
文章名稱:M. Shadnam Zarbil, A. Vahedi, et al. Design and implementation of flywheel energy storage system control with the ability to withstand measurement error. Journal of Energy Storage,2020.
應(yīng)用價(jià)值:本文提出了一種能夠有效減少測(cè)量誤差的飛輪儲(chǔ)能控制系統(tǒng)。
由于具有轉(zhuǎn)子電流低、功率損耗小、控制簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),永磁輔助式磁阻同步電機(jī)(PMa-SynRM)比較適合應(yīng)用于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)之中。然而,由于磁阻型電機(jī)具有振蕩轉(zhuǎn)矩,會(huì)大大降低電機(jī)的性能,如果缺乏適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和開關(guān)算法,甚至?xí)斐蓹C(jī)械損傷。在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用中,電流傳感器會(huì)有偏移和死區(qū)現(xiàn)象出現(xiàn),并干擾控制系統(tǒng)的性能。因此,設(shè)計(jì)一個(gè)合適的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是至關(guān)重要的。
本文嘗試設(shè)計(jì)一種基于永磁輔助式磁阻同步電機(jī)的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的抗偏移和死區(qū)數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。本文研究了這些現(xiàn)象在飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中的影響,并提出了一個(gè)使用適當(dāng)?shù)臑V波器來(lái)消除這些現(xiàn)象的改進(jìn)控制系統(tǒng)。所提出的濾波器可以消除被測(cè)電流中的這些現(xiàn)象,而不會(huì)降低信號(hào)的幅度。所提出的控制系統(tǒng)消除了由死區(qū)和偏移效應(yīng)引起的速度紋波。在修改后的控制系統(tǒng)下,飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能得到了改善。最后還給出了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制系統(tǒng)修改后的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電流傳感器的偏移和死區(qū)現(xiàn)象造成的測(cè)量誤差具有良好的穩(wěn)定性和魯棒性。結(jié)果表明,在低速(750rpm)和高速(1500rpm)下,電機(jī)紋波分別降低94%和82%。因此,該方法消除了電機(jī)控制裝置中偏移量和死區(qū)的影響。(INESA 徐帆 胡東旭 編譯)
圖1 數(shù)字控制器
推薦相關(guān)閱讀:
山西大學(xué)開展飛輪儲(chǔ)能的VSG虛擬慣量自適應(yīng)控制研究
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域:飛輪儲(chǔ)能的控制研究
開發(fā)單位:山西大學(xué)電力工程系 趙巧娥
技術(shù)突破:提出一種基于飛輪儲(chǔ)能的VSG(virtual synchronous generator)虛擬慣量自適應(yīng)控制方法。此控制方法可以在頻率波動(dòng)時(shí)提高頻率降低的最低值,比傳統(tǒng)VSG控制下的頻率偏差值更小,提高了頻率支撐能力。
文章名稱:樊千惠,趙巧娥. 基于飛輪儲(chǔ)能的VSG虛擬慣量自適應(yīng)控制.自動(dòng)化與儀表,2020.
應(yīng)用價(jià)值:可用于改善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。
目前,雙饋風(fēng)機(jī)逐漸成為風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型。雙饋風(fēng)機(jī)的電氣與機(jī)械完全解耦,使得風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后不能自主響應(yīng)頻率變化,影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,引入虛擬同步發(fā)電機(jī)VSG的控制策略,在抑制頻率的快速變化方面具有良好的效果。VSG 控制策略通過(guò)模擬同步發(fā)電機(jī)的定子電氣方程與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程,與同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行等效。本文提出了一種基于飛輪儲(chǔ)能的VSG 虛擬慣量自適應(yīng)控制方法,通過(guò)檢測(cè)飛輪儲(chǔ)能的荷電狀態(tài),根據(jù)虛擬轉(zhuǎn)子角速度偏差與角速度變化率,調(diào)整飛輪儲(chǔ)能的充電/放電狀態(tài),自適應(yīng)改變虛擬慣量的大小。通過(guò)仿真驗(yàn)證了此控制方法可以穩(wěn)定頻率波動(dòng),提高頻率的支撐能力。
研究人員利用MATLAB/SIMULINK 仿真軟件搭建了飛輪儲(chǔ)能與雙饋風(fēng)機(jī)構(gòu)成的虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。結(jié)果表明在風(fēng)電場(chǎng)和飛輪儲(chǔ)能裝置(WFFESS)自適應(yīng)虛擬慣動(dòng)轉(zhuǎn)量調(diào)頻控制下,頻率下降的最低值為49.87 Hz,50 s 時(shí)穩(wěn)定在49.96 Hz;在傳統(tǒng)VSG 調(diào)頻控制下, 頻率下降的最低值為49.84Hz,50 s 時(shí)穩(wěn)定在49.89 Hz。通過(guò)對(duì)比得到,WFFESS自適應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量控制可以使頻率下降的更少,比傳統(tǒng)VSG 控制提升了0.03 Hz, 并使頻率穩(wěn)定后更靠近工頻,提升了系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。(來(lái)源:自動(dòng)化與儀表,INESA 徐帆 胡東旭 整理)
圖2 VSG控制框圖