孟庆博，王志强

(北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191)

0 引 言

对电力系统来说，电能的频率稳定性是衡量其性能的重要指标[1-2]。但随着国家的快速发展以及人民生活水平的不断提高，居民及工业用电量不断增大，再加上新能源发电的接入，电网的频率稳定性受到了严重冲击[3-4]。火电等传统发电形式的调频响应慢、灵活性差、调节效率低，对自动增益控制指令的响应速度远不能达到要求[5]。储能技术凭借响应迅速、调节精度高、易于变换调节方向等优点，已成为电网调频的理想方案。

飞轮储能是一种物理储能技术，相比化学储能，具有环保、无燃爆，可充放电次数高，功率密度高，维护成本低等优势。应用于电网调频时，飞轮储能在提高电网对新能源的接纳能力、提高电网安全稳定水平及经济性等方面具有明显优势。

根据调频的使用场景，要求飞轮能在指定频率下平稳地充电和放电，本文采取了“储能变流器+充放电变流器+储能飞轮系统”的双PWM变流器结构，通过功率/转速外环+电流内环的双闭环复合控制策略，实现对飞轮充放电功率的精确控制。针对功率指令切换瞬间输出功率波动较大的问题，提出基于电流前馈的功率环控制方法。通过实验验证，飞轮系统能快速跟踪充放电功率指令，稳态时的功率输出稳定。

1 储能飞轮工作原理与系统建模

磁悬浮储能飞轮内部结构如图1所示，由壳体、磁轴承、备用轴承、电机定子以及电机转子构成。……