使用飛輪儲能并網逆變系統(tǒng)關鍵技術的研究.pdf

1、能源問題已經是人類當今亟待解決的眾多問題之中最為重要的問題。電能作為能源供應的主要形式之一，與經濟和社會發(fā)展息息相關。然而近年來逐漸凸顯的一次能源供應不足以及衍生的“電荒”等問題給社會和人民生活帶來了嚴重的影響，迫切需要新的能源形式來補充傳統(tǒng)能源供應的缺口。飛輪儲能裝置作為因此發(fā)展的新能源和分布式能源的重要組成部分成為這幾年的研究熱點。本文通過對一臺外轉子飛輪無刷直流電機構成的飛輪儲能系統(tǒng)進行研究，搭建以TMS320F2808DSP為核

2、心的控制系統(tǒng)，對應用于電力系統(tǒng)調峰的飛輪儲能系統(tǒng)充電運行狀態(tài)下換相轉矩波動和放電狀態(tài)下穩(wěn)壓及并網策略進行深入的研究。
　　文中首先闡述飛輪儲能系統(tǒng)的工作原理，根據飛輪儲能充電運行特點建立無刷直流電動機動態(tài)數學模型，并分析其運行原理。飛輪電機 PWM控制根據調控導通方式和導通區(qū)間的不同可分為六種控制方式，分別對這六種方式飛輪儲能系統(tǒng)的影響進行研究，并利用一階暫態(tài)電路三要素法對 PWM_ON和ON_PWM調控方式下換相轉矩進行對比計算

3、，得出PWM_ON調控方式的換相轉矩波動相對較小。同時搭建基于無刷直流電機速度電流雙閉環(huán)的飛輪儲能充電系統(tǒng)模型并進行仿真驗證，通過對仿真結果的分析，證明了所選用的方法的正確性和有效性。
　　在對飛輪儲能系統(tǒng)充電研究的基礎上，根據飛輪儲能放電運行特點和并網技術要求確定電壓電流型無隔離逆變器的控制結構，建立無刷直流電機處于發(fā)電狀態(tài)下的數學模型，并對發(fā)電狀態(tài)下的運行特點進行分析。針對其放電電壓隨著轉速降低而不斷降低的特點提出基于Boos

4、t升壓電路的穩(wěn)壓策略。通過對并網控制策略進行研究，提出在電網電壓波動下，具有電網電壓擾動補償的電壓電流雙閉環(huán)控制策略，從而實現并網逆變器輸出的電流與電網電壓同頻同相。然后仿真驗證了系統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)并網策略的有效性及基于Boost電路穩(wěn)壓策略的良好作用。
　　最后本文搭建以TMS320F2808為核心的飛輪儲能系統(tǒng)實驗平臺，主要包括設計相關硬件電路和編寫軟件代碼。給出系統(tǒng)在不同 PWM調試方式下充電運行狀態(tài)、系統(tǒng)放電運行穩(wěn)壓控制以