基于自适应多模态的构网型飞轮储能系统的稳定控制OA

随着高比例新能源的接入,电力系统呈现出惯量水平下降和阻尼能力减弱的特性。引入先进的储能技术有助于解决上述问题,提升电力系统的消纳能力并保障系统安全稳定运行。飞轮储能作为一种新型物理储能技术,在电力系统的构网运行中应用前景广阔。然而,构网型飞轮储能在复杂扰动工况下易出现机电耦合振荡的问题。因此,围绕构网型飞轮储能系统的动态建模、扰动稳定性分析与振荡抑制控制开展研究,提出了一种基于自适应多模态的构网型飞轮储能系统的稳定控制方法。综合考虑飞轮储能单元、永磁同步电机、网侧变流器及虚拟同步发电机控制环节,建立构网型飞轮储能系统的机电耦合动态模型,并分析飞轮转速、电磁转矩、有功功率、电网频率与输出电压之间的动态关系。构建系统扰动小信号模型,采用特征值分析与根轨迹法研究虚拟转动惯量、虚拟阻尼等关键控制参数对系统主导振荡模态、动态响应速度及稳定裕度的影响规律,并结合时域仿真分析系统在电压跌落、频率阶跃和短路故障等典型扰动下的飞轮转速、电磁转矩及并网电气量响应特性。在此基础上,提出一种自适应多模态振荡抑制策略,通过实时监测系统关键运行状态,在线辨识次同步与超同步振荡模态的频率及阻尼特征,并根据辨识结果动态调整虚拟阻尼及相关控制参数,实现对多频段振荡分量的协同抑制。经过Matlab/Simulink仿真验证了所提自适应多模态振荡抑制策略的有效性,能显著降低超调量,加快振荡衰减,增强系统的阻尼特性与稳定裕度。仿真结果证明,基于自适应多模态的构网型飞轮储能系统的稳定控制具有良好的理论研究意义和工程应用前景。