[发明专利]一种基于单元损耗均衡的飞轮储能阵列一致性控制方法

权利要求书

1.基于单元损耗均衡的飞轮储能阵列一致性控制方法，其特征在于，飞轮储能系统由n台飞轮储能单元组成，每台飞轮储能单元都与邻近的一台或多台飞轮储能单元进行通信，所有飞轮储能单元之间构成一个网络层，每台飞轮储能单元都通过这个网络层与其他单元交换信息，对飞轮储能单元进行相应的控制；采用一致性算法进行控制，控制方法为：通过对转速的控制来改变飞轮储能单元的损耗；

由于飞轮储能单元进行充放电时，不同单元之间的损耗是不同的，因此需要对飞轮储能单元的损耗进行一致性控制，分析飞轮储能阵列单元的有功损耗，即飞轮储能单元的充放电损耗满足以下算式：

P＝P_bearing+P_w+P_core+P_copper

式中，P表示飞轮储能单元的充放电损耗，P_bearing表示轴承损耗，P_w表示风阻损耗，P_core表示电机铁损，P_copper表示电机铜损；

轴承损耗方程表达式为：

P_bearing＝(t_l+t_v)w

式中，t_l表示负载产生的扭矩，取决于负载的类型和轴承的设计；t_v表示粘性摩擦产生的扭矩，取决于所用润滑剂的速度和性能；w表示飞轮的转速；

风阻损耗方程表达式为：

式中，p_air表示气体压力，a表示转子的半径，R表述气体常数，T表示电磁转矩；

电机铁损方程表达式为：

式中，k_h表示Steinmetz系数，B_m表示峰值磁通密度，α和β表示常数，p_e表示电机旋转磁场的极对数，k_e表示是一个常数因子，如等式所示；t表示叠片的厚度，δ表示导电性，p表示电工钢的密度；

电机铜损方程表达式为：

式中，I_q表示电机的电流，为额定电流；R_s表示电机的电阻。

2.根据权利要求1所述基于单元损耗均衡的飞轮储能阵列一致性控制方法，其特征在于，所有飞轮储能单元按照同一比率因子进行能量的储存和释放，实现功率的合理分配；

对比率因子进行定义；

r₂＝PΔP

ΔP＝t_eΔw

式中，r₁表示飞轮储能单元释能时的比率因子，r₂表示飞轮储能单元储能时的比率因子，ΔP表示飞轮储能单元充电或放电的功率，t_e表示电磁转矩，Δw表示飞轮储能单元充电或放电过程转速的变化；

当电力系统需要能量的储存和释放时，对飞轮储能阵列一致性控制，实现比率因子一致性需要满足的条件；

式中，r_1,i和r_1,j分别表示飞轮储能单元i和j释能时的比率因子，r_2,i和r_2,j分别表示飞轮储能单元i和j储能时的比率因子。