飞轮储能系统控制及其在波浪发电中的应用

发布时间：2018-09-14 17:21

【摘要】：飞轮储能系统(FESS)与其它储能方式相比具有能量密度大、效率高、瞬时功率大、响应速度快、使用寿命长、安装地点不受地理环境限制等诸多优点,是目前最有发展前途的储能技术之一,并且有着非常广阔的应用前景。FESS作为一种机电能量转换装置,驱动电机以及电力电子变换器充当着非常重要的角色。驱动电机既充当电动机也用做发电机,是否能够顺利地在两种角色之间切换,以及能否在稳定、安全、低损耗的状态下运行决定着储能系统能否应用于工程实践,因此对驱动电机的选择具有重要的意义。电力电子变换器的设计和控制也至关重要,它负责进行能量的传递以及系统各个单元之间的连接,因此对系统的运行状况有着重大的影响。由于理想海浪形状接近周期性的正弦波,因此在满足最大功率跟踪的情况下,波浪发电装置有功输出波动很大。而飞轮储能系统适合用于高功率、短时放电或频繁充放电的场合,将两者相结合可以有效解决电能稳定输出的问题,具有极大的优越性。本文针对基于开关磁阻电机(SRM)的飞轮储能系统进行深入研究,并从以下几方面展开工作:(1)介绍了飞轮储能系统的工作原理、技术优势、关键技术,以及国内外飞轮储能装置的发展状况。(2)设计了一个基于SRM的飞轮储能系统,并对各个部分的工作原理和选择依据进行了说明。(3)构建了飞轮储能系统的仿真模型,首先研究了基于SRM准线性模型快速充电模式下开关角的选择方法,之后提出了按照给定功率从电网吸收功率充电、作为UPS独立向负载供电以及按照给定功率向电网供电的模糊控制方法,仿真结果验证了提出的控制方法的有效性。(4)构建了带有飞轮储能系统的改进型浮子式波浪发电系统,基于天津沿海地区的海浪特征研究了提出的波浪发电系统的发电功率,为表征输出有功功率的平滑程度定义有功输出平滑系数F,提出了飞轮储能系统平抑波浪发电系统输出有功波动的控制方法,仿真结果验证了使用飞轮储能单元平抑波浪发电装置的有功输出波动,以降低并网运行对电网的冲击的可行性。
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【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P743.2;TK02

【参考文献】