基于模糊制造技术

本公开属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于模糊

【技术实现步骤摘要】
基于模糊PI控制的飞轮储能并网启动控制方法及系统


[0001]本公开属于电力系统
，具体涉及一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]飞轮储能起源于航天领域的物理储能技术，具有分秒级
、
大功率
、
长寿命
、
高效率
、
密度大等优势，对环境的要求和影响非常低，充放电深度和健康状态预测相对简单，方便实现模块化应用
。
随着电力电子技术
、
磁悬浮技术
、
物理材料技术的飞速发展，飞轮储能技术的单体容量会越来越大，甚至实现兆瓦级，相应的配套安全和控制策略也将越来越先进，成为未来新型电力系统最具有开发潜力和应用前景的储能技术之一
。
目前关于飞轮储能参与电力系统调峰
、
调频的控制方法研究较为集中，飞轮储能系统由永磁同步电机和背靠背双
PWM
变频器构成，但关于飞轮储能的并网启动控制方面研究较少
。
[0004]据专利技术人了解，传统的永磁同步电机变频调速控制方法应用于飞轮储能系统并网启动过程存在着以下的问题：
[0005](1)
飞轮储能一般应用于电力系统调峰
、
调频，在其并网后应直接控制输出功率，而不是控制转速；然而若在电机侧变换器控制飞轮功率，由于系统损耗及信号延时等因素，功率的期望值与实际值将存在误差
。
[0006](2)
直接控制转速相当于飞轮电机以恒转矩启动，在电机转速提高的过程中，电磁功率的提高造成系统内部干扰，由于飞轮的转动惯量非常大，可能影响飞轮平稳旋转，从而对整个系统带来严重影响
。
[0007](3)
两侧变换器均使用内外双环控制结构，
PI
控制器串联导致系统阶数较高，控制参数整定难度较大，系统稳定性相对较差
。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本公开提出了一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法及系统，将并网启动分为恒转矩启动阶段
、
恒功率启动阶段
、
预并网阶段和正式并网阶段四个阶段，通过模糊控制与
PI
控制的结合，实现并网控制参数的在线自整定
。
[0009]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，采用如下技术方案：
[0010]一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，包括：
[0011]基于永磁同步电机的定子电流和定子电压计算机侧变换器的电流；
[0012]根据所得到的机侧变换器电流和永磁同步电机实时转速，判断飞轮储能系统是否达到正式并网阶段；
[0013]当达到正式并网阶段时，基于模糊
PI
控制进行网侧变换器功率外环和机侧变换器
直流电压外环的控制切换，完成飞轮储能并网的启动控制
。
[0014]作为进一步的技术限定，所述飞轮储能系统包括永磁同步电机和背靠背双脉冲宽度调制变频器；所述背靠背双脉冲宽度调制变频器包括靠近大电网的网侧变换器和靠近永磁同步电机的机侧变换器
。
[0015]作为进一步的技术限定，当电机实时转速小于第一切换转速时，飞轮储能系统处于恒转矩启动阶段；当时电机实时转速达到第一切换转速后，飞轮储能系统切换至恒功率启动阶段；当电机实时转速达到第二切换转速后，飞轮储能系统切换至预并网阶段；当电机实时转速稳定在第二切换转速后，飞轮储能系统切换至正式并网阶段
。
[0016]进一步的，所述第一切换转速与所述第二切换转速均于电机最大转速相关，且所述第一切换转速小于所述第二切换转速
。
[0017]作为进一步的技术限定，在正式并网阶段之前，网侧变流器以直流电压作为外环控制目标，以直流电压参考值与测量值之差作为
d
轴电流内环参考值；在正式并网阶段，网侧变流器的外环控制目标切换为并网点有功功率
。
[0018]作为进一步的技术限定，在正式并网阶段之前，机侧变流器以电机转速作为外环控制目标，以转速参考值与测量值之差作为
q
轴电流内环参考值；在正式并网阶段，机侧电流器的外环控制目标切换为直流电压，以直流电压参考值与测量值之差作为
q
轴电流内环的参考值
。
[0019]作为进一步的技术限定，在基于模糊
PI
控制进行网侧变换器功率外环和机侧变换器直流电压外环的控制切换的过程中，以被控对象的反馈值与目标值的误差，以及误差变化量作为输入，用模糊推理的方法对
PI
控制器的比例参数
、
积分参数进行在线自整定，实现网侧变换器功率外环和机侧变换器直流电压外环的控制切换，满足不同控制目标对控制器参数的不同要求
。
[0020]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制系统，采用如下技术方案：
[0021]一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制系统，包括：
[0022]计算模块，其被配置为基于永磁同步电机的定子电流和定子电压计算机侧变换器的电流；
[0023]判断模块，其被配置为根据所得到的机侧变换器电流和永磁同步电机实时转速，判断飞轮储能系统是否达到正式并网阶段；
[0024]控制模块，其被配置为当达到正式并网阶段时，基于模糊
PI
控制进行网侧变换器功率外环和机侧变换器直流电压外环的控制切换，完成飞轮储能并网的启动控制
。
[0025]根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
[0026]一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法中的步骤
。
[0027]根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
[0028]一种电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法中的步骤
。
[0029]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0030]本公开在启动过程中转速给定值分阶段给定，每一阶段的给定值都延续前一阶段的电气量，既保证飞轮电机的稳定性，又保证了阶段切换的平滑性；在正式并网后，网侧直接控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，包括：基于永磁同步电机的定子电流和定子电压计算机侧变换器的电流；根据所得到的机侧变换器电流和永磁同步电机实时转速，判断飞轮储能系统是否达到正式并网阶段；当达到正式并网阶段时，基于模糊
PI
控制进行网侧变换器功率外环和机侧变换器直流电压外环的控制切换，完成飞轮储能并网的启动控制
。2.
如权利要求1中所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统包括永磁同步电机和背靠背双脉冲宽度调制变频器；所述背靠背双脉冲宽度调制变频器包括靠近大电网的网侧变换器和靠近永磁同步电机的机侧变换器
。3.
如权利要求1中所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，当电机实时转速小于第一切换转速时，飞轮储能系统处于恒转矩启动阶段；当时电机实时转速达到第一切换转速后，飞轮储能系统切换至恒功率启动阶段；当电机实时转速达到第二切换转速后，飞轮储能系统切换至预并网阶段；当电机实时转速稳定在第二切换转速后，飞轮储能系统切换至正式并网阶段
。4.
如权利要求3中所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，所述第一切换转速与所述第二切换转速均于电机最大转速相关，且所述第一切换转速小于所述第二切换转速
。5.
如权利要求1中所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，在正式并网阶段之前，网侧变流器以直流电压作为外环控制目标，以直流电压参考值与测量值之差作为
d
轴电流内环参考值；在正式并网阶段，网侧变流器的外环控制目标切换为并网点有功功率
。6.
如权利要求1中所述的基于模糊
PI
控制的飞轮储能并网启动控制方法，其特征在于，在正式并网...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博文，杨朋威，陈肖璐，任正，王新宇，窦宇宇，王俊芳，陈财福，张爽，赵振宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：