刘文军，唐西胜，周龙，齐智平

(中国科学院电工研究所，北京100190)

基于飞轮储能系统的直流UPS控制方法研究

刘文军，唐西胜，周龙，齐智平

(中国科学院电工研究所，北京100190)

飞轮储能系统将能量以机械能的形式储存在高速旋转的飞轮转子中。与传统化学电池相比，飞轮储能系统优势明显，已获得了广泛的应用。为了解决电网电压对称跌落所带来的直流负载端电压暂降问题，给出了基于飞轮储能系统的直流UPS系统电路拓扑及控制方法。在电网电压正常时，飞轮电机采用速度外环、电流内环的双闭环控制策略加速充电或恒速待机;在电网电压发生对称跌落时，飞轮电机采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略减速放电。提出了电流内环控制器的零极点对消降阶设计方案，采用对称优化函数等效法设计了速度外环及电压外环控制器参数，并对设计的控制器进行了稳定性分析。通过Matlab/Simulink仿真对该控制方法进行了验证。结果表明，该控制方法及所设计的控制器参数能准确控制飞轮电机运行模式，稳定直流负载端电压，保护直流负载不受电网电压跌落的影响。

飞轮储能系统;直流不间断电源;充放电控制;永磁同步电机

1 引言

随着电力系统中的非线性和冲击性负荷越来越多，电网中诸如电压跌落、骤升、闪变和谐波等电能质量问题越来越严重［1］。根据各国学者和电力部门统计，在这些电能质量问题当中，发生频率最高、造成经济损失最严重的一类电能质量问题是电压跌落问题［2］，即电网电压有效值降至额定值的10%～90%，跌落持续时间一般为0.002～2s，其中80%的电压跌落仅持续20～50ms［1］。……