太陽能飛輪儲能系統控制研究.pdf

1、隨著人類科學技術的進步發展，傳統能源已不能滿足社會的需求，新能源技術發展迅速，已在現代電力系統中已占據了了相當大的比例。其中，光伏發電因其清潔、儲存量巨大、分布廣泛等優勢，更是受到了眾多國家的廣泛應用。但是由于光伏電池發電容易受到外部因素的影響，其輸出功率會出現無規律的波動，這使得其難以穩定的提供電能。飛輪儲能是一種利用驅動電機帶動飛輪旋轉將電能轉換為飛輪動能的新型儲能方式，相比傳統化學儲能方式，其具有儲能密度高，工作時限長，運行時不造

2、成污染等特點，具有很大的應用潛力。本文以獨立太陽能飛輪儲能系統為研究對象，針對在儲能階段太陽能飛輪儲能系統的效率問題，對利用飛輪系統穩定光伏電池陣列直流母線電壓為負載提供穩定電壓，并將供給負載過后剩余的能量存儲到飛輪系統中的控制方法進行了研究。
　　本文首先，對飛輪系統的結構及原理進行了介紹，通過對比各種常用飛輪電機優缺點，結合光伏發電的特點選擇結構簡單、容易維護且性價比高的異步電機作為飛輪驅動電機。
　　其次，根據光伏電池

3、的原理及其不同條件下的輸出特性搭建了光伏電池的仿真模型;對比各種常用最大功率追蹤算法，提出了一種基于粒子群算法整定PID參數改進的擾動觀察法作用于光伏電池，實現對光伏電池的最大功率追蹤控制;接著，根據光伏發電輸出功率多變的特點，飛輪電機控制方法選擇具有較快響應性且對電機參數依賴較小的直接轉矩控制技術，對其原理進行了分析，并在Matlab/Simulink中建立了異步電機直接轉矩控制仿真模型;對飛輪系統儲能階段的控制進行了研究，根據光伏陣

4、列輸出功率、負載功率及直流母線實時電壓作為參考計算異步電機直接轉矩控制的參考轉速、參考磁鏈，使得飛輪系統在儲能過程中能夠跟蹤光伏陣列輸出功率的變化，在保證直流母線電壓穩定條件下，使得負載功率、光伏發電功率及飛輪儲儲能之間維持平衡;當異步電機轉速達到其額定轉速時，對電機進行弱磁控制，實現恒功率下的電機加速旋轉，最大化的將多余的能量轉存到飛輪系統中，提高光伏發電電能的利用率。
　　最后，在Matlab/Simulink中建立了太陽能飛