飞轮储能系统永磁同步电机充放电控制技术研究

摘要

飞轮储能是一种新型机械储能技术,本文介绍了飞轮储能系统的原理、基本结构以及工作方式,由于飞轮储能系统的充放电均是通过飞轮电机来实现的,因此整个系统的核心是飞轮电机控制.飞轮储能系统采用永磁同步电机作为驱动电机,本文根据永磁同步电机的控制原理,提出了飞轮充放电的控制策略,通过矢量控制方式对永磁同步电机的充电和放电工况进行控制,配合电力电子转换器实现能量在直流侧与电机侧之间不断流动.充电和待机时,直流母线供电,电力电子转换器工作在逆变状态,系统采用速度外环、电流内环的双闭环控制策略,驱动飞轮至额定转速进行储能.放电时,飞轮在惯性下缓慢降速,电力电子转换器工作在整流状态,系统采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略,控制飞轮放电对直流侧电压进行调节,实现能量向直流侧回馈,保证直流侧电压稳定.为验证飞轮充放电控制策略的可行性和有效性,本文完成了以TMS320F28335为核心的飞轮储能系统的硬件电路设计,并完成了控制策略的软件设计,同时搭建了飞轮储能系统试验平台,利用永磁同步电机对拖平台模拟飞轮进行充放电试验,试验结果表明,飞轮充放电控制策略在实际应用中具有较好的控制效果.