太陽(yáng)能飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)供電控制研究.pdf

1、近年來(lái)，全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也跟著進(jìn)步很快。由于大家生活水平的提高，對(duì)于能源的需求也越來(lái)越大。然而面對(duì)能源也存在著很多問(wèn)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(wú)污染的能量就變得至關(guān)重要。太陽(yáng)能發(fā)電就是現(xiàn)在對(duì)于清潔能源的一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)，因?yàn)樗强梢詿o(wú)限利用的資源，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)。伴隨著這一項(xiàng)目，我們就需要研究關(guān)于太陽(yáng)能的存儲(chǔ)問(wèn)題。
　　飛輪儲(chǔ)能是一種新型的機(jī)

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

3、段，可以減少儲(chǔ)能損耗，提高儲(chǔ)能效率。因此針對(duì)獨(dú)立供電的太陽(yáng)能系統(tǒng)，我們研究了采用單一的三相異步電機(jī)拖動(dòng)的太陽(yáng)能飛輪儲(chǔ)能。
　　本文對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電過(guò)程進(jìn)行控制分析，針對(duì)本系統(tǒng)中受限功率輸入下的交流電機(jī)變頻控制、MPPT與電機(jī)控制的協(xié)調(diào)問(wèn)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(jì)算結(jié)果作為功率給定值，結(jié)合轉(zhuǎn)差頻率法對(duì)電機(jī)進(jìn)行功率控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的追蹤，在此基礎(chǔ)上建立了整個(gè)系統(tǒng)的控制框架，并且在M

4、atlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行了建模與仿真?？刂葡到y(tǒng)采用功率跟蹤轉(zhuǎn)差頻率控制法，并以MPPT計(jì)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(yáng)能電池的輸出電壓作為參考控制SPWM的輸出，在同一個(gè)控制器中實(shí)現(xiàn)了MPPT、太陽(yáng)能輸出電壓的穩(wěn)壓、受限功率輸入下的交流電機(jī)變頻控制的協(xié)調(diào)問(wèn)題。再對(duì)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的供電過(guò)程進(jìn)行控制分析，討論了整個(gè)異步電機(jī)發(fā)電過(guò)程的建立，利用阻容性負(fù)載進(jìn)行自勵(lì)磁，對(duì)于異步發(fā)電機(jī)而言，其定子磁場(chǎng)由直流電壓通過(guò)

5、SVPWM脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整三相給定電壓的工作頻率，可實(shí)現(xiàn)交流側(cè)（異步電機(jī)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(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子磁場(chǎng)的控制，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的發(fā)電運(yùn)行。通過(guò)運(yùn)用MATLAB/Simulink仿真，搭建飛輪儲(chǔ)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(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證對(duì)于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)供電過(guò)程的控制是否理想。