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国内外飞轮储能控制系统的最新研究进展
储能网讯：伊朗学者开展能够减小测量误差的飞轮储能控制系统的研究
技术领域：飞轮储能控制系统
开发单位：伊朗科技大学 A. Vahedi
技术突破：针对飞轮储能系统的应用，设计了一种改进的永磁辅助式磁阻同步电机控制系统。结果表明，驱动系统对电流传感器的偏移和死区现象造成的测量误差具有良好的稳定性和鲁棒性，在低速（750rpm）和高速（1500rpm）下，电机纹波分别降低94%和82%。
文章名称：M. Shadnam Zarbil, A. Vahedi, et al. Design and implementation of flywheel energy storage system control with the ability to withstand measurement error. Journal of Energy Storage,2020.
应用价值：本文提出了一种能够有效减少测量误差的飞轮储能控制系统。
由于具有转子电流低、功率损耗小、控制简单、转子结构简单等优点，永磁辅助式磁阻同步电机(PMa-SynRM)比较适合应用于飞轮储能系统之中。然而，由于磁阻型电机具有振荡转矩，会大大降低电机的性能，如果缺乏适当的设计和开关算法，甚至会造成机械损伤。在飞轮储能系统的工业应用中，电流传感器会有偏移和死区现象出现，并干扰控制系统的性能。因此，设计一个合适的电动机控制系统是至关重要的。
本文尝试设计一种基于永磁辅助式磁阻同步电机的飞轮储能系统的抗偏移和死区数字化矢量控制系统。本文研究了这些现象在飞轮储能系统设计的控制系统中的影响，并提出了一个使用适当的滤波器来消除这些现象的改进控制系统。所提出的滤波器可以消除被测电流中的这些现象，而不会降低信号的幅度。所提出的控制系统消除了由死区和偏移效应引起的速度纹波。在修改后的控制系统下，飞轮储能系统的性能得到了改善。最后还给出了飞轮储能系统的控制系统修改后的仿真和实验结果。仿真和实验结果表明，驱动系统对电流传感器的偏移和死区现象造成的测量误差具有良好的稳定性和鲁棒性。结果表明，在低速（750rpm）和高速（1500rpm）下，电机纹波分别降低94%和82%。因此，该方法消除了电机控制装置中偏移量和死区的影响。（INESA 徐帆 胡东旭 编译）
图1 数字控制器
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山西大学开展飞轮储能的VSG虚拟惯量自适应控制研究
文章信息
技术领域：飞轮储能的控制研究
开发单位：山西大学电力工程系 赵巧娥
技术突破：提出一种基于飞轮储能的VSG（virtual synchronous generator）虚拟惯量自适应控制方法。此控制方法可以在频率波动时提高频率降低的最低值，比传统VSG控制下的频率偏差值更小，提高了频率支撑能力。
文章名称：樊千惠，赵巧娥. 基于飞轮储能的VSG虚拟惯量自适应控制.自动化与仪表，2020.
应用价值：可用于改善风力发电系统频率稳定性。
目前，双馈风机逐渐成为风力发电的主流机型。双馈风机的电气与机械完全解耦，使得风电机组并网后不能自主响应频率变化，影响了电网的稳定性。在风力发电系统中，引入虚拟同步发电机VSG的控制策略，在抑制频率的快速变化方面具有良好的效果。VSG 控制策略通过模拟同步发电机的定子电气方程与转子运动方程，与同步发电机进行等效。本文提出了一种基于飞轮储能的VSG 虚拟惯量自适应控制方法，通过检测飞轮储能的荷电状态，根据虚拟转子角速度偏差与角速度变化率，调整飞轮储能的充电/放电状态，自适应改变虚拟惯量的大小。通过仿真验证了此控制方法可以稳定频率波动，提高频率的支撑能力。
研究人员利用MATLAB/SIMULINK 仿真软件搭建了飞轮储能与双馈风机构成的虚拟同步发电机系统。结果表明在风电场和飞轮储能装置（WFFESS）自适应虚拟惯动转量调频控制下，频率下降的最低值为49.87 Hz，50 s 时稳定在49.96 Hz；在传统VSG 调频控制下， 频率下降的最低值为49.84Hz，50 s 时稳定在49.89 Hz。通过对比得到，WFFESS自适应转动惯量控制可以使频率下降的更少，比传统VSG 控制提升了0.03 Hz， 并使频率稳定后更靠近工频，提升了系统频率的稳定性。（来源：自动化与仪表，INESA 徐帆 胡东旭 整理）
图2 VSG控制框图
