[发明专利]一种基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略

权利要求书

1.一种基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，包含引入双三相永磁同步电机的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统由双三相永磁同步电机、飞轮转子、双向变流器和支撑轴承系统组成；

基于系统自然坐标系下的电压方程、磁链方程、运动平衡方程以及dq轴坐标系下的电压方程确定基于双三相永磁同步电机的飞轮储能的电磁数学模型；

采用磁场定向矢量控制和q轴电流变化控制调节电磁转矩的数值，对飞轮转子的充放电控制；并基于模型参考自适应控制算法对飞轮转子的转速和位置角度实时估算。

2.如权利要求1所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，在飞轮储能系统充电时，双三相永磁同步电机切换至电动机模式，电动机转速上升，并同轴带动飞轮转子转动，将电能转化为动能存储在飞轮转子中；

在飞轮储能系统放电时，双三相永磁同步电机切换至发电机模式，发电机和飞轮转子转速下降，将飞轮转子中存储的动能转化为电能输出给负载。

3.如权利要求2所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，所述双三相永磁同步电机与飞轮转子通过支撑轴承系统限位并同轴连接，所述双三相永磁同步电机通过双向变流器连接控制器，所述双向变流器用于控制能量在飞轮储能系统和直流电网之间双向流动，进行能量输入输出。

4.如权利要求1所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，系统自然坐标系下的电压方程为：

式中，u_6s＝[u_A u_B u_C u_U u_V u_W]^T，表示六相电压；i_6s＝[i_A i_B i_C i_U i_V i_W]^T，表示六相电流；表示磁链在自然坐标系下的分量；R_6s＝diag[R RR R R R]，表示定子电阻。

5.如权利要求4所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，磁链方程为：

式中，L_6s为电感矩阵；为永磁磁链；θ为永磁体N轴方向与自然坐标系A轴方向的电角度，ε_6s(θ)为飞轮转子磁链系数。

6.如权利要求5所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，电感矩阵方程为：

式中，M为两个绕组之间的互感系数幅值；L_σ为漏感系数；E₆为六阶单位矩阵。

7.如权利要求6所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，运动平衡方程为：

式中，T_e为电磁转矩，ω_m为机械角速度，J为转动惯量，B为阻尼系数，T_L为空载转矩。

8.如权利要求7所述的基于双三相永磁同步电机的飞轮储能充放电控制策略，其特征在于，电磁转矩方程为：

式中，T_e为电磁转矩；n_p为极对数；W_m为磁共能。