飞轮储能系统中双向功率变换器控制策略的分析与研究

陶雪峰，吴俊，孙露露，周贝

（国网宣城供电公司，安徽 宣城 242000）

一次性能源煤、石油等不仅面临着能源耗尽的危机，同时也产生了雾霾等环境问题，为寻求解决方法，新能源技术得到了快速发展。可充分利用新能源并且不危害大电网的微电网技术应运而成[1]，而由于风能、潮汐能、太阳能等新能源均具有不稳定性、间歇性、随机性等特点，储能装置成为微电网中不可或缺的环节[2]。众多储能技术中，飞轮储能技术由于其环保性较好、充放电速度快、可深度放电、充放电循环次数多、寿命长、效率高等优点备受关注[3]。

飞轮储能装置主要由电动/发电机、电力电子装置、飞轮转子、轴承系统、控制系统、真空室组成[4]。可四象限运行的背靠背变换器具有升压变换器的特性，且可调节网侧功率因数[5]，为微电网提供无功功率，适用于作飞轮储能装置中的电能转换装置。

背靠背变换器主要由网侧PWM变换器、直流母线电容、机侧PWM变换器三部分构成[6]，网侧PWM变换器与电机侧PWM变换器的功能独立，可采取独立控制策略[7-8]。采用独立控制策略时，虽控制策略简单、控制系统易实现、开发难度小，但是系统的动态响应慢[9]。对于微电网而言，不稳定的新能源会导致发电机的输出功率出现骤降、骤升等情况，而电网负荷同样会出现波动，导致微电网频率、电压出现波动，影响电能质量，甚至损坏用电设备[10]。采用独立控制策略控制的背靠背变换器动态响应速度慢，不能实现对微电网电能质量的快速调节[11]。……