張樹德

摘 要：基于數(shù)學模型構(gòu)建了飛輪貯能機構(gòu)接入風電場的仿真模型。仿真得到了采樣時間不同的風速、輸出功率波形曲線。通過對飛輪貯能機構(gòu)接入前后輸出功率波形曲線的比較，可以得知，飛輪貯能機構(gòu)實現(xiàn)了對平穩(wěn)功率與風電輸出功率之間差值的誤差率<2.0%，表明設(shè)計的飛輪貯能機構(gòu)能夠很好地對風電場輸出功率進行跟蹤調(diào)節(jié)與有效控制。

關(guān)鍵詞：飛輪貯能；風電場；電網(wǎng)控制器；風電功率

1 前言

在風電系統(tǒng)中，由于飛輪貯能機構(gòu)具有對輸出功率快速響應(yīng)和雙向調(diào)節(jié)的能力，因此能夠有效地削弱風能的波動對風電系統(tǒng)輸出功率以及電力網(wǎng)絡(luò)的不良影響[1]。并網(wǎng)型風電系統(tǒng)采用功率雙向調(diào)節(jié)、響應(yīng)迅速的飛輪貯能機構(gòu)，能夠達到綜合地補償風電場輸出的有功、無功功率，從而減小風電系統(tǒng)輸出功率對電力網(wǎng)絡(luò)的波動[2-3]。

2 控制器模型

電網(wǎng)側(cè)控制器的實際功能為：⑴響應(yīng)速度快，保障電網(wǎng)的安全；⑵維持電流正弦、使電壓電流相位差保持一個較大值；⑶確保電壓電流相位反相。

為了實現(xiàn)功率雙向流動的目的，要求電網(wǎng)側(cè)控制器必須能夠隨時工作在整流和逆變兩個過程中。目前，定矢量控制方式廣泛用于電網(wǎng)側(cè)控制器中，即滿足一般的條件：d軸滯后q軸900并且dq坐標系均以相同速度旋轉(zhuǎn)，電壓矢量的方向在d軸上，這樣其在q軸上的投影是0。

所以，控制id、iq就能夠單獨控制電網(wǎng)側(cè)控制器的有功、無功功率。將閉環(huán)PI控制調(diào)節(jié)應(yīng)用于d、q軸電流分量上，能夠得出ud、uq。最后對電網(wǎng)側(cè)控制器實施PWM策略，就能夠更好地對有功、無功進行補償。

3 飛輪貯能機構(gòu)的接入

將飛輪貯能機構(gòu)并入雙PWM控制器的直流側(cè)，用于貯存能量，電能變換到動能貯存在飛輪極速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子內(nèi)；需要釋放能量時，把飛輪轉(zhuǎn)子中的動能變換為電能輸出，反饋回電力網(wǎng)絡(luò)?？梢缘玫斤w輪貯能機構(gòu)并入電力網(wǎng)絡(luò)的等效電路。

5 結(jié)論

介紹了飛輪貯能機構(gòu)在并網(wǎng)型風電系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了其控制策略；將飛輪貯能機構(gòu)接入電力網(wǎng)絡(luò)，并依次構(gòu)建了電網(wǎng)側(cè)控制器仿真模型和發(fā)電機側(cè)控制器仿真模型；仿真得到了含有飛輪貯能機構(gòu)的風電系統(tǒng)對輸出功率追蹤的波形曲線。結(jié)果顯示，飛輪貯能機構(gòu)能夠有效地對風電系統(tǒng)輸出功率實現(xiàn)跟蹤與控制。

[參考文獻]

[1]Bailey C，Saban D M，Guedes P P.Design of high-speed direct-connected permanent-magnet motor sand generators for the petrochemical industry.IEEE Transactions on Industry Applications.2009.

[2]王楠，李永麗，張瑋亞，等。飛輪儲能系統(tǒng)放電模式下的非線性控制算法[J].中國電機工程學報，2013，33（19）：1～7.

[3]B.Bolund， H.Bernhoff，M.Leijon.Flywheel energy and power storage systems[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews.2007