| 摘要：设计了一种用于UPS的飞轮储能系统，简述了其系统结构，研究了高速飞轮充放电的控制策略。飞轮储能系统主要由高性能DSP、功率智能模块IPM组成控制系统。以PWM整流和PWM逆变电路组成实时控制充电主电路，采用空间电压矢量脉宽调制的控制方案；放电主电路采用PWM整流、直流升降压电路组成。充电时采用速度一电流一电压三闭环反馈控制，放电时采用电压一电流双闭环反馈控制。对飞轮电池充放电过程进行了仿真，仿真结果表明该系统具有良好稳态性能和动态调节特性。 |
3.2飞轮电池放电系统仿真
对飞电池放电过程的仿真也就是对永磁发电机的放电进行仿真，飞轮电池充放电过程与RC电路充放电过程相似。所以为了简化系统的模型，可以采用RC电路来仿真飞轮电池放电时其电压随转速下降的变化过程。在这里为了获得160V的恒定电压，假设该系统工作在理想的状态下，没有额外的损耗，而且功率开关也工作在理想的开关状态，没有延时和功率损失。应用SUMLINK建立起如图12所示的飞轮电池放电仿真模型。型中的直流变换电路为了简化仿真模型设计只具有升压功能，通过脉冲控制IGBT实现升压。飞轮电池放电时仿真曲线如图13所示。
图12飞轮电池放电仿真模型
图13飞轮电池放电时直流母线电压一时间变化图
仿真结果反映了系统在放电时飞轮电池的输出电压随着同步发电机的电压动态变化过程。图13是电容放电曲线，可认为它是永磁发电机发出的交流电经过整流桥整流后的输出直流电压变化曲线，简称为发电状态时直流母线电压；图14是直流母线电压经过直流变换后得到的直流电，即飞轮电池对外输出电压。可以看到该系统的工作过程达到了设计的要求，其输出电压稳定。
图14飞轮电池对外输出电压一时间变化图
4.结语
本文对飞轮电池充放电系统进行了研究，在充电控制系统中采用双SVPWM控制，即为整流、逆变都用SVPWM矢量控制；在飞轮电池放电时，通过整流桥的SVPWM控制策略来控制电机转速变化，进而控制放电速度。通过对充放电系统的matlab仿真，仿真结果表明本文设计的充放电控制方法可行，系统所采用的控制策略具有响应速度快、过渡时间短、稳定性好以及控制精度高等特点，系统具有一定的应用价值。
责任编辑：Randy
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