基于飞轮储能的动态电压恢复器研究

作     者：李泰 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王奔

授予年度：2008年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：飞轮储能 动态电压恢复器 四线四桥臂 逆系统方法 滑模变结构控制 

摘      要：动态电压恢复器作为灵活交流输电系统中的一员,具有良好的动态性能和容量上的相对优势,已经成为治理动态电压问题最经济、有效的手段之一。飞轮储能是一种优越的新型储能技术。作为一种纯机电的储能系统,它具有比能量大、比功率高、无二次污染、寿命长等优点,在短时间内得到了很快发展。目前,飞轮储能技术已在UPS、电力系统、混合动力机车等领域获得了成功的应用。将飞轮储能系统作为动态电压恢复器的储能装置,可以进一步提高动态电压恢复器的整体性能。 飞轮储能系统工作于充电模式时,飞轮电机作为电动机运行;工作于放电模式时,飞轮电机作为发电机运行。本文选取永磁同步电机作为飞轮用电机。在充电模式时,三相电网电压经PWM整流后变换为直流电压,然后通过逆变器控制电机加速。在放电模式下,发电机产生的交流电能经整流变换为直流。 与传统的采用2个直流电容分压的三桥臂四线逆变器结构相比,四桥臂四线结构具有直流电压利用率高、无需大的直流电容、不需要对直流电压进行附加控制等优点。本文将四桥臂四线逆变器的拓扑结构应用于动态电压恢复器主电路。四桥臂四线结构的使用,使系统具有补偿不平衡电压的能力,同时可以实现对三相输出电压的独立控制。 基于dq变换的故障电压检测方法,可以较好地检测出系统电压中的基波正序分量,进而得到标准补偿电压信号。但由于低通滤波器的使用,使这种方法有一定的时延。当系统电压中不含谐波分量时,可以使用一种改进的方法。这种方法无延时,具有较好的性能。 本文对系统的各个环节,分别设计了控制器。为了提高控制系统的性能,在设计控制算法时,使用了逆系统方法和滑模变结构控制理论。为了验证本文所提出方法的正确性,使用MATLAB/SIMULINK对所提出的方法进行了仿真验证。