使用飛輪儲能并網(wǎng)逆變系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、能源問題已經(jīng)是人類當(dāng)今亟待解決的眾多問題之中最為重要的問題。電能作為能源供應(yīng)的主要形式之一，與經(jīng)濟和社會發(fā)展息息相關(guān)。然而近年來逐漸凸顯的一次能源供應(yīng)不足以及衍生的“電荒”等問題給社會和人民生活帶來了嚴(yán)重的影響，迫切需要新的能源形式來補充傳統(tǒng)能源供應(yīng)的缺口。飛輪儲能裝置作為因此發(fā)展的新能源和分布式能源的重要組成部分成為這幾年的研究熱點。本文通過對一臺外轉(zhuǎn)子飛輪無刷直流電機構(gòu)成的飛輪儲能系統(tǒng)進行研究，搭建以TMS320F2808DSP為核

2、心的控制系統(tǒng)，對應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)峰的飛輪儲能系統(tǒng)充電運行狀態(tài)下?lián)Q相轉(zhuǎn)矩波動和放電狀態(tài)下穩(wěn)壓及并網(wǎng)策略進行深入的研究。
　　文中首先闡述飛輪儲能系統(tǒng)的工作原理，根據(jù)飛輪儲能充電運行特點建立無刷直流電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并分析其運行原理。飛輪電機 PWM控制根據(jù)調(diào)控導(dǎo)通方式和導(dǎo)通區(qū)間的不同可分為六種控制方式，分別對這六種方式飛輪儲能系統(tǒng)的影響進行研究，并利用一階暫態(tài)電路三要素法對 PWM_ON和ON_PWM調(diào)控方式下?lián)Q相轉(zhuǎn)矩進行對比計算

3、，得出PWM_ON調(diào)控方式的換相轉(zhuǎn)矩波動相對較小。同時搭建基于無刷直流電機速度電流雙閉環(huán)的飛輪儲能充電系統(tǒng)模型并進行仿真驗證，通過對仿真結(jié)果的分析，證明了所選用的方法的正確性和有效性。
　　在對飛輪儲能系統(tǒng)充電研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)飛輪儲能放電運行特點和并網(wǎng)技術(shù)要求確定電壓電流型無隔離逆變器的控制結(jié)構(gòu)，建立無刷直流電機處于發(fā)電狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，并對發(fā)電狀態(tài)下的運行特點進行分析。針對其放電電壓隨著轉(zhuǎn)速降低而不斷降低的特點提出基于Boos

4、t升壓電路的穩(wěn)壓策略。通過對并網(wǎng)控制策略進行研究，提出在電網(wǎng)電壓波動下，具有電網(wǎng)電壓擾動補償?shù)碾妷弘娏麟p閉環(huán)控制策略，從而實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器輸出的電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。然后仿真驗證了系統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)并網(wǎng)策略的有效性及基于Boost電路穩(wěn)壓策略的良好作用。
　　最后本文搭建以TMS320F2808為核心的飛輪儲能系統(tǒng)實驗平臺，主要包括設(shè)計相關(guān)硬件電路和編寫軟件代碼。給出系統(tǒng)在不同 PWM調(diào)試方式下充電運行狀態(tài)、系統(tǒng)放電運行穩(wěn)壓控制以