[发明专利]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

权利要求书

1.一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v_Load，端口电流i_Load，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v_Load实时采样信号，当检测到连续10次的v_Load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＜Δv_Load＜10V，则判定故障为轻度故障，放电深度Y_min设置为50%，并形成放电深度控制信号，继续到步骤8）；当Δv_Load＞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Y_min； 

c)将求得的放电深度Y_min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。 

2.根据权利要求1所述的放电深度控制方法，其特征在于，步骤1）中，建立飞轮储能系统平均化的状态方程组的具体步骤如下： 

建立飞轮储能系统平均化的状态方程组： 

式中，X＝[X_s,Y]^T为状态变量；X_s＝[X₁,X₂,…,X₆]^T为快状态变量，其中X₁—X₆分别表示电感电流变量，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，控制系统内环误差变量，组成快子系统α；Y为飞轮转速慢状态变量；d为双向DC-DC变换器的开关占空比；A(Ω^L_j,Ω^S_k)为状态变量的系数矩阵；B(Ω^L_j,Ω^S_k)为输入矩阵；C(Ω^L_j,Ω^S_k)为占空比表达式系数矩阵；Ω^L_j表示飞轮储能系统的第j个本地参数，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，飞轮储能系统控制参数；Ω^S_k表示飞轮储能系统的第k个系统等值参数，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。