張樹(shù)德

摘 要：基于數(shù)學(xué)模型構(gòu)建了飛輪貯能機(jī)構(gòu)接入風(fēng)電場(chǎng)的仿真模型。仿真得到了采樣時(shí)間不同的風(fēng)速、輸出功率波形曲線。通過(guò)對(duì)飛輪貯能機(jī)構(gòu)接入前后輸出功率波形曲線的比較，可以得知，飛輪貯能機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)平穩(wěn)功率與風(fēng)電輸出功率之間差值的誤差率<2.0%，表明設(shè)計(jì)的飛輪貯能機(jī)構(gòu)能夠很好地對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)與有效控制。

關(guān)鍵詞：飛輪貯能；風(fēng)電場(chǎng)；電網(wǎng)控制器；風(fēng)電功率

1 前言

在風(fēng)電系統(tǒng)中，由于飛輪貯能機(jī)構(gòu)具有對(duì)輸出功率快速響應(yīng)和雙向調(diào)節(jié)的能力，因此能夠有效地削弱風(fēng)能的波動(dòng)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率以及電力網(wǎng)絡(luò)的不良影響[1]。并網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)采用功率雙向調(diào)節(jié)、響應(yīng)迅速的飛輪貯能機(jī)構(gòu)，能夠達(dá)到綜合地補(bǔ)償風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功、無(wú)功功率，從而減小風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的波動(dòng)[2-3]。

2 控制器模型

電網(wǎng)側(cè)控制器的實(shí)際功能為：⑴響應(yīng)速度快，保障電網(wǎng)的安全；⑵維持電流正弦、使電壓電流相位差保持一個(gè)較大值；⑶確保電壓電流相位反相。

為了實(shí)現(xiàn)功率雙向流動(dòng)的目的，要求電網(wǎng)側(cè)控制器必須能夠隨時(shí)工作在整流和逆變兩個(gè)過(guò)程中。目前，定矢量控制方式廣泛用于電網(wǎng)側(cè)控制器中，即滿足一般的條件：d軸滯后q軸900并且dq坐標(biāo)系均以相同速度旋轉(zhuǎn)，電壓矢量的方向在d軸上，這樣其在q軸上的投影是0。

所以，控制id、iq就能夠單獨(dú)控制電網(wǎng)側(cè)控制器的有功、無(wú)功功率。將閉環(huán)PI控制調(diào)節(jié)應(yīng)用于d、q軸電流分量上，能夠得出ud、uq。最后對(duì)電網(wǎng)側(cè)控制器實(shí)施PWM策略，就能夠更好地對(duì)有功、無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。

3 飛輪貯能機(jī)構(gòu)的接入

將飛輪貯能機(jī)構(gòu)并入雙PWM控制器的直流側(cè)，用于貯存能量，電能變換到動(dòng)能貯存在飛輪極速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子內(nèi)；需要釋放能量時(shí)，把飛輪轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能變換為電能輸出，反饋回電力網(wǎng)絡(luò)?？梢缘玫斤w輪貯能機(jī)構(gòu)并入電力網(wǎng)絡(luò)的等效電路。

5 結(jié)論

介紹了飛輪貯能機(jī)構(gòu)在并網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了其控制策略；將飛輪貯能機(jī)構(gòu)接入電力網(wǎng)絡(luò)，并依次構(gòu)建了電網(wǎng)側(cè)控制器仿真模型和發(fā)電機(jī)側(cè)控制器仿真模型；仿真得到了含有飛輪貯能機(jī)構(gòu)的風(fēng)電系統(tǒng)對(duì)輸出功率追蹤的波形曲線。結(jié)果顯示，飛輪貯能機(jī)構(gòu)能夠有效地對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率實(shí)現(xiàn)跟蹤與控制。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Bailey C，Saban D M，Guedes P P.Design of high-speed direct-connected permanent-magnet motor sand generators for the petrochemical industry.IEEE Transactions on Industry Applications.2009.

[2]王楠，李永麗，張瑋亞，等。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)放電模式下的非線性控制算法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（19）：1～7.

[3]B.Bolund， H.Bernhoff，M.Leijon.Flywheel energy and power storage systems[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews.2007