中國儲能網(wǎng)訊：伊朗學者開展能夠減小測量誤差的飛輪儲能控制系統(tǒng)的研究
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲能控制系統(tǒng)
開發(fā)單位：伊朗科技大學 A. Vahedi
技術(shù)突破：針對飛輪儲能系統(tǒng)的應用，設(shè)計了一種改進的永磁輔助式磁阻同步電機控制系統(tǒng)。結(jié)果表明，驅(qū)動系統(tǒng)對電流傳感器的偏移和死區(qū)現(xiàn)象造成的測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.
應用價值：本文提出了一種能夠有效減少測量誤差的飛輪儲能控制系統(tǒng)。
由于具有轉(zhuǎn)子電流低、功率損耗小、控制簡單、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，永磁輔助式磁阻同步電機(PMa-SynRM)比較適合應用于飛輪儲能系統(tǒng)之中。然而，由于磁阻型電機具有振蕩轉(zhuǎn)矩，會大大降低電機的性能，如果缺乏適當?shù)脑O(shè)計和開關(guān)算法，甚至會造成機械損傷。在飛輪儲能系統(tǒng)的工業(yè)應用中，電流傳感器會有偏移和死區(qū)現(xiàn)象出現(xiàn)，并干擾控制系統(tǒng)的性能。因此，設(shè)計一個合適的電動機控制系統(tǒng)是至關(guān)重要的。
本文嘗試設(shè)計一種基于永磁輔助式磁阻同步電機的飛輪儲能系統(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)象在飛輪儲能系統(tǒng)設(shè)計的控制系統(tǒng)中的影響，并提出了一個使用適當?shù)臑V波器來消除這些現(xiàn)象的改進控制系統(tǒng)。所提出的濾波器可以消除被測電流中的這些現(xiàn)象，而不會降低信號的幅度。所提出的控制系統(tǒng)消除了由死區(qū)和偏移效應引起的速度紋波。在修改后的控制系統(tǒng)下，飛輪儲能系統(tǒng)的性能得到了改善。最后還給出了飛輪儲能系統(tǒng)的控制系統(tǒng)修改后的仿真和實驗結(jié)果。仿真和實驗結(jié)果表明，驅(qū)動系統(tǒng)對電流傳感器的偏移和死區(qū)現(xiàn)象造成的測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，電機紋波分別降低94%和82%。因此，該方法消除了電機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
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山西大學開展飛輪儲能的VSG虛擬慣量自適應控制研究
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：飛輪儲能的控制研究
開發(fā)單位：山西大學電力工程系 趙巧娥
技術(shù)突破：提出一種基于飛輪儲能的VSG（virtual synchronous generator）虛擬慣量自適應控制方法。此控制方法可以在頻率波動時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. 基于飛輪儲能的VSG虛擬慣量自適應控制.自動化與儀表，2020.
應用價值：可用于改善風力發(fā)電系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。
目前，雙饋風機逐漸成為風力發(fā)電的主流機型。雙饋風機的電氣與機械完全解耦，使得風電機組并網(wǎng)后不能自主響應頻率變化，影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，引入虛擬同步發(fā)電機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 控制策略通過模擬同步發(fā)電機的定子電氣方程與轉(zhuǎn)子運動方程，與同步發(fā)電機進行等效。本文提出了一種基于飛輪儲能的VSG 虛擬慣量自適應控制方法，通過檢測飛輪儲能的荷電狀態(tài)，根據(jù)虛擬轉(zhuǎn)子角速度偏差與角速度變化率，調(diào)整飛輪儲能的充電/放電狀態(tài)，自適應改變虛擬慣量的大小。通過仿真驗證了此控制方法可以穩(wěn)定頻率波動，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能與雙饋風機構(gòu)成的虛擬同步發(fā)電機系統(tǒng)。結(jié)果表明在風電場和飛輪儲能裝置（WFFESS）自適應虛擬慣動轉(zhuǎn)量調(diào)頻控制下，頻率下降的最低值為49.87 Hz，50 s 時穩(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 時穩(wěn)定在49.89 Hz。通過對比得到，WFFESS自適應轉(zhuǎn)動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。（來源：自動化與儀表，INESA 徐帆 胡東旭 整理）
圖2 VSG控制框圖
