永磁電機式機械彈性儲能機組發(fā)電運行控制仿真與實現(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性，大規(guī)模風電、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)驗表明，儲能技術對于保障大規(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)實意義。受機械渦卷彈簧儲能原理的啟發(fā)，本團隊先前提出了一種新型的機械彈性儲能(Mechanical Elastic Energy Storag

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

3、了機械彈性儲能機組的主要結構和工作原理，構建了儲能箱、永磁同步發(fā)電機和變流器的數(shù)學模型，基于數(shù)學模型分析了機組的物理特性，闡述了機組發(fā)電運行時控制問題的形成，為后續(xù)章節(jié)控制策略的研究奠定了基礎。
　　(2)針對儲能箱扭矩和轉動慣量同時變化的特性，提出了一種帶遺忘因子的最小二乘辨識及 L2增益相結合的反步控制策略。通過帶遺忘因子的最小二乘算法同時辨識實時變化的轉動慣量和輸入轉矩，結合反步控制和 L2增益干擾抑制方法設計了非線性反步控

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