太陽能飛輪儲能系統(tǒng)控制研究.pdf

1、隨著人類科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，傳統(tǒng)能源已不能滿足社會的需求，新能源技術(shù)發(fā)展迅速，已在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中已占據(jù)了了相當(dāng)大的比例。其中，光伏發(fā)電因其清潔、儲存量巨大、分布廣泛等優(yōu)勢，更是受到了眾多國家的廣泛應(yīng)用。但是由于光伏電池發(fā)電容易受到外部因素的影響，其輸出功率會出現(xiàn)無規(guī)律的波動，這使得其難以穩(wěn)定的提供電能。飛輪儲能是一種利用驅(qū)動電機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)將電能轉(zhuǎn)換為飛輪動能的新型儲能方式，相比傳統(tǒng)化學(xué)儲能方式，其具有儲能密度高，工作時限長，運行時不造

2、成污染等特點，具有很大的應(yīng)用潛力。本文以獨立太陽能飛輪儲能系統(tǒng)為研究對象，針對在儲能階段太陽能飛輪儲能系統(tǒng)的效率問題，對利用飛輪系統(tǒng)穩(wěn)定光伏電池陣列直流母線電壓為負(fù)載提供穩(wěn)定電壓，并將供給負(fù)載過后剩余的能量存儲到飛輪系統(tǒng)中的控制方法進行了研究。
　　本文首先，對飛輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理進行了介紹，通過對比各種常用飛輪電機優(yōu)缺點，結(jié)合光伏發(fā)電的特點選擇結(jié)構(gòu)簡單、容易維護且性價比高的異步電機作為飛輪驅(qū)動電機。
　　其次，根據(jù)光伏電池

3、的原理及其不同條件下的輸出特性搭建了光伏電池的仿真模型;對比各種常用最大功率追蹤算法，提出了一種基于粒子群算法整定PID參數(shù)改進的擾動觀察法作用于光伏電池，實現(xiàn)對光伏電池的最大功率追蹤控制;接著，根據(jù)光伏發(fā)電輸出功率多變的特點，飛輪電機控制方法選擇具有較快響應(yīng)性且對電機參數(shù)依賴較小的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，對其原理進行了分析，并在Matlab/Simulink中建立了異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制仿真模型;對飛輪系統(tǒng)儲能階段的控制進行了研究，根據(jù)光伏陣

4、列輸出功率、負(fù)載功率及直流母線實時電壓作為參考計算異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制的參考轉(zhuǎn)速、參考磁鏈，使得飛輪系統(tǒng)在儲能過程中能夠跟蹤光伏陣列輸出功率的變化，在保證直流母線電壓穩(wěn)定條件下，使得負(fù)載功率、光伏發(fā)電功率及飛輪儲儲能之間維持平衡;當(dāng)異步電機轉(zhuǎn)速達(dá)到其額定轉(zhuǎn)速時，對電機進行弱磁控制，實現(xiàn)恒功率下的電機加速旋轉(zhuǎn)，最大化的將多余的能量轉(zhuǎn)存到飛輪系統(tǒng)中，提高光伏發(fā)電電能的利用率。
　　最后，在Matlab/Simulink中建立了太陽能飛