调节阀的开度，对气动马达的转速进行调整，最终调整了开关磁阻电动/发电机的 转速。
[0014] 所述的滑模控制器为：= -fl，其中e为控制参数偏差即转速偏差，a为转速的 加速度，选取切换函数为：
[0015] Sn= e+人? el = e_ 人? a，
[0016] 式中，A为时间常数，当滑模面Sn= 0时为一条直线；对于转速闭环，通过调整电 机相绕组供电电压U，获得滑模控制规律如下：
【主权项】
1. 一种小型压缩空气储能系统，其特征是：该储能系统的储能装置包括：控制器、气动 马达、压缩机、开关磁阻电动/发电机、调节阀和储气罐；控制器的输出端分别与气动马达、 压缩机、开关磁阻电动/发电机和调节阀的控制输入端连接，分别控制气动马达、压缩机、 开关磁阻电动/发电机和调节阀的打开或关闭；压缩机的输出端经过调节阀与储气罐的输 入端连接，储气罐的输出端经过调节阀与气动马达的输入端连接，气动马达、压缩机的输入 输出轴与开关磁阻电动/发电机的输入输出轴同轴转动。
2. 根据权利要求1所述的一种小型压缩空气储能系统，其特征是：所述的控制器包括： DSP控制器、传感器、电压电流调理电路、调节阀开度控制模块、继电器输入输出模块、触摸 屏控制模块、报警指示模块、通信模块、电机控制模块；DSP控制器的输出端分别通过调节 阀开度控制模块和电机控制模块分别与调节阀和开关磁阻电动/发电机连接；DSP控制器 与继电器输入输出模块连接，DSP控制器的输出端与报警指示模块连接；触摸屏控制模块 与DSP控制器的输入端连接，传感器通过电压电流调理电路与DSP控制器的输入端连接，所 述的传感器为：空气压力传感器、空气流量传感器、阀门位置传感器、电压传感器、电流传感 器、转速传感器和转矩传感器；DSP控制器通过通信模块与远程监控实现远程序通信。
3. -种实现权利要求1所述系统的小型压缩空气储能方法，其特征是：方法包括：开 关磁阻电动/发电机双功能电机的控制方法、压缩过程中电机跟踪优化压缩转速曲线的自 适应控制方法、发电过程中控制压力阀门使得发电转速跟踪优化发电转速的自适应控制方 法； 所述的开关磁阻电动/发电机双功能电机的控制方法：在压缩空气储能时，开关磁阻 电动/发电机带动空气压缩机，将电能转换成机械能，再将机械能转换成高压空气存储到 储气罐中，完成储能；在压缩空气释放能量时，高压空气释放带动气动马达转动，气动马达 再带动开关磁阻电动/发电机发电运行，将存储能量转换为电能输出；控制器根据上级控 制系统的要求，对储能系统的运行进行监控，对整个储能系统中气动马达、压缩机、开关磁 阻电动/发电机、调节阀的单独控制，在储能、发电的时候切换各个单元合适的状态，在系 统故障时及时发出警告； 所述的压缩过程中电机跟踪优化压缩转速曲线的自适应控制方法：首先根据储气罐 的特性获得效率优先的最佳压缩转速特性曲线，并将该曲线作为压缩过程转速跟踪目标函 数；将实际测得的实时转速与目标函数进行比较，获得转速偏差；转速偏差以及转速偏差 的导数输入到滑模控制器里面进行处理，最终输出电机的控制信号对开关磁阻电动/发电 机转速进行控制，削减转速偏差，使得开关磁阻电动/发电机转速跟踪目标函数，获得最优 的转速特性曲线；滑模变结构控制器可以快速的跟踪目标曲线，具有良好的鲁棒性能； 所述的发电过程中控制压力阀门使得发电转速跟踪优化发电转速的自适应控制方法： 首先通过气动马达与发电机的选型、参数获取气动马达与开关磁阻电动/发电机优化的效 率、转速、功率之间的特性曲线；通过数据分析，获取优化的发电转速、效率曲线，作为发电 目标转速曲线；转速偏差采用滑模PI的控制方法进行削减；在转速偏差较大的时候，采用 滑模控制器，使得转速偏差尽快的减小；在转速偏差较小的时候，采用PI的控制方法，使得 发电转速稳定的跟踪目标转速；通过控制的调整输出实际对压力调节阀的控制信号，调整 调节阀的开度，对气动马达的转速进行调整，最终调整了开关磁阻电动/发电机的转速； 所述的滑模控制器为：el = e =-a，其中e为控制参数偏差即转速偏差，a为转速的加速 度，选取切换函数为： Sn= e+入? el = e_入? a， 式中，A为时间常数，当滑模面sn= 0时为一条直线；对于转速闭环，通过调整电机相 绕组供电电压U，获得滑模控制规律如下：
即通过滑模面，来控制电机绕组的电压，使得电机能够迅速的接近实际目标转速。
【专利摘要】一种小型压缩空气储能系统及方法，属于压缩空气储能技术。系统由存储罐、空气压缩机、压力膨胀机、电动/发电机部分组成。其中采用开关磁阻电动/发电机双功能电机作为核心电机，取代了一般压缩空气储能系统中独立的压缩电动机及发动机，可以降低系统的成本、减小体积、提高系统的可靠性。在压缩空气过程中，根据储气罐的压缩特性，采用自适应控制方法调整电动的转速，获得优化的压缩效率。在释放空气发电过程中，采用自适应控制方法调整空气压力，从而调整发电机转速，获得优化的发电效率。本发明所公布的压缩空气储能系统结构合理、体积小、效率高，可以为电力系统提供削峰填谷，或者作为小型可再生分布式发电的存储装置。
【IPC分类】F04B41-02, F01B23-10, F04B35-04, F01B25-00, F04B49-06
【公开号】CN104806485
【申请号】CN201510173742
【发明人】昝小舒, 陈昊, 于东升, 王青, 朱虹
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月13日