本技術(shù)涉及變流器控制，尤其涉及一種斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，越來(lái)越多的風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他可再生能源正在得到開發(fā)和利用。由于環(huán)境因素的不確定性，風(fēng)力和光伏發(fā)電場(chǎng)的輸出功率變化很大，因此連接到電網(wǎng)的大量風(fēng)力和光伏發(fā)電裝置給電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，并同時(shí)確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在可再生能源成為未來(lái)電力系統(tǒng)的主要能源來(lái)源的情況下，儲(chǔ)能技術(shù)將成為電力系統(tǒng)及風(fēng)、光新能源企業(yè)必不可少的核心技術(shù)。

3、近年來(lái)，基于抽水蓄能基本原理，業(yè)內(nèi)開展了對(duì)重力儲(chǔ)能技術(shù)的研究。重力儲(chǔ)能即通過輸運(yùn)提升重物，從而把富裕電能轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)為重物的勢(shì)能。重力儲(chǔ)能電站選址靈活，可以利用荒地、山地等空閑空間，避開農(nóng)業(yè)、生態(tài)用地，在一定程度上能夠擺脫對(duì)地理?xiàng)l件的限制，具有重要價(jià)值。斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)是重力儲(chǔ)能的重要領(lǐng)域。

4、斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)通常是利用電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)把重物載體從斜坡底部運(yùn)送到頂部，從而把電能轉(zhuǎn)換為重物的重力勢(shì)能進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電；在重力作用下重物載體從斜坡頂部往低處運(yùn)動(dòng)并牽引電機(jī)發(fā)電，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能回饋電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)電。

5、機(jī)側(cè)變流器(generator-side?converter)可以控制電機(jī)的有功、無(wú)功輸出，同時(shí)將電機(jī)輸出的交流電整流。

6、當(dāng)前，普遍采用基于pi控制的機(jī)側(cè)變流器的控制策略，經(jīng)本技術(shù)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：基于pi控制的機(jī)側(cè)變流器的控制策略的調(diào)節(jié)速度較慢，波動(dòng)范圍較大，控制效果有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)提供了一種斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置，以實(shí)現(xiàn)加快機(jī)側(cè)變流器的調(diào)節(jié)速度的目的。具體方案如下：

2、本技術(shù)第一方面提供一種斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法，包括：

3、對(duì)斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，獲得所述永磁同步電機(jī)的機(jī)械角速度的實(shí)際值ωe；

4、將所述ωe與所述永磁同步電機(jī)的機(jī)械角速度的給定值ωe*輸入至滑膜速度控制器中，獲得所述滑膜速度控制器輸出的機(jī)側(cè)q軸電流參考值isq*；

5、將所述isq*與機(jī)側(cè)q軸電流實(shí)際值isq的差值輸入至第一pi控制器中，獲得所述第一pi控制器輸出的機(jī)側(cè)無(wú)功電壓usq*，將機(jī)側(cè)d軸電流實(shí)際值isd與預(yù)設(shè)的機(jī)側(cè)d軸電流參考值isd*的差值輸入至第二pi控制器中，獲得所述第二pi控制器輸出的機(jī)側(cè)有功電壓usd*；

6、將所述usq*與第一前饋補(bǔ)償項(xiàng)做差，獲得機(jī)側(cè)q軸電壓參考值usq，將所述usd*與第二前饋補(bǔ)償項(xiàng)做和，獲得機(jī)側(cè)d軸電壓參考值usd；

7、分別對(duì)所述usq和所述usd進(jìn)行坐標(biāo)變換，獲得機(jī)側(cè)α軸電壓usα和機(jī)側(cè)β軸電壓usβ；

8、對(duì)所述usα和usβ進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制svpwm處理，獲得用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)側(cè)變流器工作的pwm信號(hào)；

9、基于所述pwm信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)側(cè)變流器。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)中，所述滑膜速度控制器根據(jù)所述ωe與ωe*獲得所述機(jī)側(cè)q軸電流參考值isq*的過程，包括：

11、所述滑膜速度控制器根據(jù)公式

12、

13、計(jì)算獲得所述機(jī)側(cè)q軸電流參考值isq*，其中，ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?，q為永磁同步電機(jī)的每極每相槽數(shù)，ε為介電常數(shù)，j為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，pn為永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)，為滑膜趨近率參量，m和n均為大于0的自然數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)，s為滑模面函數(shù)，tl為永磁同步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，c1為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差常數(shù)，c2為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差的積分時(shí)間常數(shù)。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)中，所述控制方法還包括：

15、基于對(duì)斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果，獲得轉(zhuǎn)子d軸與a相繞組之間的夾角θe；

16、采集永磁同步電機(jī)的三相定子電流isa、isb和isc，根據(jù)所述θe、所述isa、所述isb和所述isc計(jì)算獲得機(jī)側(cè)q軸電流實(shí)際值isq和機(jī)側(cè)d軸電流實(shí)際值isd。

17、在一種可能的實(shí)現(xiàn)中，所述第一前饋補(bǔ)償項(xiàng)為：ωelsqisq；所述第二前饋補(bǔ)償項(xiàng)為：ωe(lsdisd+ψf)，其中，lsq為交軸電感，lsd為直軸電感，ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶俊?/p>

18、本技術(shù)第二方面提供一種斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制裝置，包括：

19、檢測(cè)單元，用于對(duì)斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，獲得所述永磁同步電機(jī)的機(jī)械角速度的實(shí)際值ωe；

20、第一電流獲得單元，用于將所述ωe與所述永磁同步電機(jī)的機(jī)械角速度的給定值ωe*輸入至滑膜速度控制器中，獲得所述滑膜速度控制器輸出的機(jī)側(cè)q軸電流參考值isq*；

21、第一電壓獲得單元，用于將所述isq*與機(jī)側(cè)q軸電流實(shí)際值isq的差值輸入至第一pi控制器中，獲得所述第一pi控制器輸出的機(jī)側(cè)無(wú)功電壓usq*，將機(jī)側(cè)d軸電流實(shí)際值isd與預(yù)設(shè)的機(jī)側(cè)d軸電流參考值isd*的差值輸入至第二pi控制器中，獲得所述第二pi控制器輸出的機(jī)側(cè)有功電壓usd*；

22、第二電壓獲得單元，用于將所述usq*與第一前饋補(bǔ)償項(xiàng)做差，獲得機(jī)側(cè)q軸電壓參考值usq，將所述usd*與第二前饋補(bǔ)償項(xiàng)做和，獲得機(jī)側(cè)d軸電壓參考值usd；

23、第三電壓獲得單元，用于分別對(duì)所述usq和所述usd進(jìn)行坐標(biāo)變換，獲得機(jī)側(cè)α軸電壓usα和機(jī)側(cè)β軸電壓usβ；

24、驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲得單元，用于對(duì)所述usα和usβ進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制svpwm處理，獲得用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)側(cè)變流器工作的pwm信號(hào)；

25、驅(qū)動(dòng)單元，用于基于所述pwm信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述機(jī)側(cè)變流器。

26、在一種可能的實(shí)現(xiàn)中，所述滑膜速度控制器，

27、所述滑膜速度控制器用于根據(jù)公式

28、

29、計(jì)算獲得所述機(jī)側(cè)q軸電流參考值isq*，其中，ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?，q為永磁同步電機(jī)的每極每相槽數(shù)，ε為介電常數(shù)，j為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，pn為永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)，為滑膜趨近率參量，m和n均為大于0的自然數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)，s為滑模面函數(shù)，tl為永磁同步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，c1為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差常數(shù)，c2為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差的積分時(shí)間常數(shù)。

30、在一種可能的實(shí)現(xiàn)中，所述控制裝置還包括：

31、夾角獲得單元，用于基于對(duì)斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中的永磁同步電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果，獲得轉(zhuǎn)子d軸與a相繞組之間的夾角θe；

32、第二電流獲得單元，用于采集永磁同步電機(jī)的三相定子電流isa、isb和isc，根據(jù)所述θe、所述isa、所述isb和所述isc計(jì)算獲得機(jī)側(cè)q軸電流實(shí)際值isq和機(jī)側(cè)d軸電流實(shí)際值isd。

33、本技術(shù)第三方面提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可讀指令在電子設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，使得所述電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)第一方面任一實(shí)現(xiàn)方式的斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法。

34、本技術(shù)第四方面提供一種電子設(shè)備，包括至少一個(gè)處理器和與所述處理器連接的存儲(chǔ)器，其中：

35、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；

36、所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序，以使所述電子設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)第一方面任一實(shí)現(xiàn)方式的斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法。

37、本技術(shù)第五方面提供一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)承載有一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序被電子設(shè)備執(zhí)行時(shí)，能夠使所述電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)第一方面任一實(shí)現(xiàn)方式的斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法。

38、借由上述技術(shù)方案，本技術(shù)提供的斜坡式重力儲(chǔ)能系統(tǒng)中機(jī)側(cè)變流器的控制方法及相關(guān)裝置，可以綜合利用滑膜速度控制器和pi控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)側(cè)變流器的控制，本技術(shù)對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié)速度更快，波動(dòng)范圍也更小，具有更好的控制效果。