太陽能飛輪儲能系統(tǒng)供電控制研究.pdf

1、近年來，全球經(jīng)濟高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也跟著進步很快。由于大家生活水平的提高，對于能源的需求也越來越大。然而面對能源也存在著很多問題，比如現(xiàn)代能源的稀缺以及我們使用的化石能源等造成的不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境污染等等，因此選擇一種清潔無污染的能量就變得至關(guān)重要。太陽能發(fā)電就是現(xiàn)在對于清潔能源的一個發(fā)展重點，因為它是可以無限利用的資源，并且結(jié)構(gòu)簡單、無污染、使用壽命長。伴隨著這一項目，我們就需要研究關(guān)于太陽能的存儲問題。
　　飛輪儲能是一種新型的機

2、械儲能方式，它是通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片帶動電機，將輸入的電能轉(zhuǎn)化為機械能儲存在飛輪葉片中，當(dāng)需要系統(tǒng)供電時，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪則拖動電機供電，將飛輪葉片中的機械能轉(zhuǎn)化為電能的形式輸出來供給負(fù)荷。飛輪儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率高、無污染并且使用壽命較長，因此有很好的發(fā)展前景和很高的研究價值?，F(xiàn)有的飛輪儲能系統(tǒng)的驅(qū)動機多采用永磁同步電機，但是其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高。交流異步電機具有性價比高，維護方便等優(yōu)點，用在獨立供電的太陽能飛輪儲能系統(tǒng)中，在系統(tǒng)保持階

3、段，可以減少儲能損耗，提高儲能效率。因此針對獨立供電的太陽能系統(tǒng)，我們研究了采用單一的三相異步電機拖動的太陽能飛輪儲能。
　　本文對飛輪儲能系統(tǒng)的充電過程進行控制分析，針對本系統(tǒng)中受限功率輸入下的交流電機變頻控制、MPPT與電機控制的協(xié)調(diào)問題，在轉(zhuǎn)差頻率法的基礎(chǔ)上提出了功率跟蹤轉(zhuǎn)差頻率控制法，根據(jù)MPPT算法計算結(jié)果作為功率給定值，結(jié)合轉(zhuǎn)差頻率法對電機進行功率控制，從而實現(xiàn)對功率的追蹤，在此基礎(chǔ)上建立了整個系統(tǒng)的控制框架，并且在M

4、atlab/Simulink環(huán)境下進行了建模與仿真。控制系統(tǒng)采用功率跟蹤轉(zhuǎn)差頻率控制法，并以MPPT計算所得作為功率跟蹤轉(zhuǎn)差頻率控制的功率給定值，結(jié)合太陽能電池的輸出電壓作為參考控制SPWM的輸出，在同一個控制器中實現(xiàn)了MPPT、太陽能輸出電壓的穩(wěn)壓、受限功率輸入下的交流電機變頻控制的協(xié)調(diào)問題。再對飛輪儲能系統(tǒng)的供電過程進行控制分析，討論了整個異步電機發(fā)電過程的建立，利用阻容性負(fù)載進行自勵磁，對于異步發(fā)電機而言，其定子磁場由直流電壓通過

5、SVPWM脈寬調(diào)制實現(xiàn)，通過調(diào)整三相給定電壓的工作頻率，可實現(xiàn)交流側(cè)（異步電機前端）電壓和電流工作頻率的調(diào)整，根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制，通過檢測系統(tǒng)的運行速度，實現(xiàn)對異步電機定子磁場的控制，從而控制電機轉(zhuǎn)矩的大小，實現(xiàn)電機的發(fā)電運行。通過運用MATLAB/Simulink仿真，搭建飛輪儲能供電控制系統(tǒng)模型，并根據(jù)需要搭建SVPWM脈沖發(fā)生裝置仿真模型。搭建整體模型，并進行仿真，通過仿真結(jié)果來驗證對于飛輪儲能系統(tǒng)供電過程的控制是否理想。