一种接入直流微电网的飞轮储能系统的放电深度控制方法

摘要

本发明属于智能电网技术领域，涉及一种接入直流微电网的飞轮储能系统的放电深度控制方法，包括以下步骤：（1）确定接入直流微电网的飞轮储能系统的动力学模型，建立飞轮储能系统平均化的状态方程组；（2）根据电网的本地量测量，结合飞轮储能系统的本地参数，形成飞轮储能系统临界稳定判别方程；（3）实时检测飞轮储能系统接入点端口电压电流，计算系统动态输入阻抗，形成系统等值参数；（4）在检测到系统电压跌落时，根据即时的系统等值参数形成确定的飞轮储能系统临界稳定判别方程，对飞轮储能系统放电深度进行控制。其优越性在于：（1）实现了飞轮储能系统的放电深度的稳定性控制，从根本上避免了接入系统的电压振荡。（2）一定程度上克服了飞轮储能系统放电深度无章可依的现状。

主权项

一种接入直流微电网的飞轮储能系统的放电深度控制方法，所述的飞轮储能系统作为直流微电网中的紧急电压补偿装置，接入在直流母线上，其电机采用无刷直流电机，通过三相全桥变换电路以及双向DC‑DC变换电路接入系统，控制方式采用双环电压电流控制，该方法包括下列步骤： 1）先确定接入直流微电网的飞轮储能系统的动力学模型，建立飞轮储能系统平均化的状态方程组，该状态方程组中包含快状态变量和慢状态变量，其中，快状态变量包括电感电流变量，负载电压变量，机端电压变量，飞轮电机电流变量，控制系统外环误差变量和控制系统内环误差变量，组成快子系统，慢状态变量为飞轮转速变量；该飞轮储能系统包括本地参数和系统等值参数，所述的本地参数包括飞轮电机参数，飞轮电机接入电力系统的电力电子电路参数和飞轮储能系统控制参数，所述的系统等值参数包括直流微电网系统在飞轮储能系统接入端口的输入阻抗； 2）将慢状态变量作为快子系统的参数，求得快子系统的平衡点，形成快子系统的Routh行列式的第一列，根据Routh‑Hopf判据，形成包含本地参数变量，系统等值参数变量，以及飞轮转速变量三种变量的飞轮储能系统临界稳定的判别方程； 3）根据实际接入的飞轮储能系统设定本地参数，将包含三种变量的飞轮储能系统临界稳定的判别方程化简成包含系统等值参数变量，飞轮转速变量两种变量的飞轮储能系统临界稳定的判别方程； 4）实时采样飞轮储能系统接入点端口电压vLoad，端口电流iLoad，运用戴维南等值原理，得到直流微电网系统在飞轮储能系统接入端口的输入阻抗； 5）根据本地测量的vLoad实时采样信号，当检测到连续10次的vLoad小于预设的电压阈值，则判断飞轮储能系统的接入点发生电压跌落故障； 6）当飞轮储能系统的接入点端口电压的变化量5V＜ΔvLoad＜10V，则判定故障为轻度故障，放电深度Ymin设置为50%，并形成放电深度控制信号，继续到步骤8）；当ΔvLoad＞10V，则判定故障为严重故障，继续步骤7）； 7）启动飞轮储能系统放电深度控制： a)根据故障时刻的系统等值参数，形成只含有飞轮转速变量一种变量的飞轮储能系统临界稳定的判别方程； b)求解上述判别方程，求得确保系统不发生非线性振荡的放电深度Ymin； c)将求得的放电深度Ymin形成放电深度控制信号。 8）将形成的放电深度控制信号输出给控制器，确保飞轮储能系统在不引起接入系统振荡的前提下，实现最佳的电压补偿效果。