一种基于非线性扰动观测器的飞轮储能系统优化充电控制策略

作     者：李忠瑞 聂子玲 艾胜 许杰 曹美禾 Li Zhongrui;Nie Ziling;Ai Sheng;Xu Jie;Cao Meihe

作者机构：海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第6期

页      面：1506-1518页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52077219 51807199) 

主　　题：飞轮储能系统 优化充电控制 能量控制 过渡控制 非线性扰动观测器 

摘      要：飞轮储能系统的工作模式要求在最短的时间内对飞轮进行可靠地充电。该文在分析传统充电控制策略的基础上,结合飞轮储能系统的工作特性,提出了一种基于非线性扰动观测器的优化充电控制策略。外环采用转速控制和能量控制相结合的方式,转速环实现恒转矩控制,能量环实现恒功率控制;引入过渡控制环节实现恒转矩控制和恒功率控制的切换;利用非线性扰动观测器估计电机损耗功率和负载功率并进行前馈补偿;基于控制系统稳态、动态和抗扰动性能的要求,给出一种控制器参数设计方法。与传统控制策略相比,所提充电控制策略恒功率控制灵活,恒转矩控制至恒功率控制切换平滑,且有效抑制了电机损耗功率和负载功率的影响,满足了飞轮储能系统的工作特性要求。最后,仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和实用性。