永磁電機(jī)式機(jī)械彈性儲(chǔ)能機(jī)組發(fā)電運(yùn)行控制仿真與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，傳統(tǒng)能源的日益匱乏和環(huán)境的惡化推動(dòng)了新能源的大規(guī)模發(fā)展，使得新能源在我國電網(wǎng)中占比不斷增加，但受制于其自身的間歇性和波動(dòng)性，大規(guī)模風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源并網(wǎng)給電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻帶來了極大的挑戰(zhàn)。已有經(jīng)驗(yàn)表明，儲(chǔ)能技術(shù)對于保障大規(guī)模間歇化新能源并網(wǎng)并解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電能供需平衡問題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。受機(jī)械渦卷彈簧儲(chǔ)能原理的啟發(fā)，本團(tuán)隊(duì)先前提出了一種新型的機(jī)械彈性儲(chǔ)能(Mechanical Elastic Energy Storag

2、e，MEES)技術(shù)，該儲(chǔ)能技術(shù)將渦卷彈簧密封于儲(chǔ)能箱中作為儲(chǔ)能元件，通過特殊結(jié)構(gòu)的大儲(chǔ)能容量聯(lián)動(dòng)式儲(chǔ)能箱以及永磁同步發(fā)電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)的控制實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)與發(fā)電。永磁電機(jī)式機(jī)械彈性儲(chǔ)能機(jī)組是機(jī)械彈性儲(chǔ)能技術(shù)的重要實(shí)現(xiàn)形式，其運(yùn)行包括儲(chǔ)能和發(fā)電兩大過程，本文對永磁電機(jī)式機(jī)械彈性儲(chǔ)能機(jī)組的發(fā)電過程模型與控制方法進(jìn)行了研究，論文的主要工作如下：
　　(1)介紹

3、了機(jī)械彈性儲(chǔ)能機(jī)組的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，構(gòu)建了儲(chǔ)能箱、永磁同步發(fā)電機(jī)和變流器的數(shù)學(xué)模型，基于數(shù)學(xué)模型分析了機(jī)組的物理特性，闡述了機(jī)組發(fā)電運(yùn)行時(shí)控制問題的形成，為后續(xù)章節(jié)控制策略的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)針對儲(chǔ)能箱扭矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量同時(shí)變化的特性，提出了一種帶遺忘因子的最小二乘辨識(shí)及 L2增益相結(jié)合的反步控制策略。通過帶遺忘因子的最小二乘算法同時(shí)辨識(shí)實(shí)時(shí)變化的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和輸入轉(zhuǎn)矩，結(jié)合反步控制和 L2增益干擾抑制方法設(shè)計(jì)了非線性反步控

4、制器。仿真結(jié)果表明，提出的控制策略能夠有效抑制渦簧箱參數(shù)時(shí)變帶來的干擾，保證了永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出電流能夠以給定參考值運(yùn)行。
　　(3)考慮到PMSG實(shí)際運(yùn)行過程中內(nèi)部參數(shù)的不確定性，研究了在機(jī)組參數(shù)完全未知情形下的發(fā)電運(yùn)行控制策略，提出了一種基于模型參考自適應(yīng)追蹤的自適應(yīng)反步控制策略。通過設(shè)計(jì)模型參考自適應(yīng)算法跟蹤電感、磁鏈的參數(shù)攝動(dòng)，以及動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)時(shí)變化，然后基于追蹤結(jié)果結(jié)合電阻自適應(yīng)與反步控制設(shè)計(jì)了非線性