一种飞轮阵列均衡控制方法及飞轮阵列控制器与流程

本发明涉及电力控制，具体涉及一种飞轮阵列均衡控制方法及飞轮阵列控制器。

背景技术：

1、飞轮储能系统是一种电能-动能-电能双向转换的高效率储能系统，非常适合短时高频次深度充放电场合。由于飞轮单机功率和储电量受限，飞轮储能系统通常以阵列形式进行集成应用，集成方式主要有交流侧并联、直流侧并联两种拓扑。在直流侧并联拓扑中，飞轮阵列包含多个飞轮储能单元，飞轮储能单元主要由机侧变流器、飞轮本体、飞轮管理器等组成，各个飞轮储能单元共用一组直流母线。由多个飞轮储能单元组成的飞轮阵列系统，需要均衡的控制各个飞轮储能单元。

2、目前，传统的飞轮阵列的均衡控制策略包括：等转矩控制策略、等功率控制策略、等放电时长控制策略。在飞轮阵列的实际工作过程中，发明人发现，由于飞轮本体的长时间的运行，会存在设备损耗，若此时仍然采用传统的均衡控制策略，会出现每个飞轮本体之间转速差异较大的现象，造成每个飞轮储能单元之间的储电量差异较大，导致飞轮阵列无法工作在最优性能状态。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决上述现有技术中存在的技术问题，从而提供一种飞轮阵列均衡控制方法及飞轮阵列控制器。

2、根据第一方面，本发明实施例提供了一种飞轮阵列均衡控制方法，包括如下步骤：

3、获取飞轮阵列中每一个飞轮本体的转速；

4、根据每一个所述飞轮本体的转速，确定与所述飞轮本体一一对应的飞轮储能单元的第一储电量，其中，所述转速与所述第一储电量呈正相关；

5、确定所述飞轮阵列的总储电量以及目标参考功率；

6、基于所述第一储电量、所述总储电量、所述目标参考功率，确定所述飞轮本体的第一充放电功率，其中，一个所述飞轮本体对应一个所述第一充放电功率；当所述飞轮阵列需要放电时，所述第一储电量与所述第一充放电功率呈正相关；当所述飞轮阵列需要充电时，所述第一储电量与所述第一充放电功率呈负相关；

7、利用所述第一充放电功率，控制对应的所述飞轮本体工作。

8、可选地，飞轮阵列均衡控制方法还包括：

9、获取所述飞轮阵列中所述飞轮本体的数量；

10、确定补偿系数；

11、基于所述补偿系数、每一所述飞轮本体的所述第一储电量、所述总储电量、所述飞轮本体的数量，确定每一所述飞轮本体的补偿功率；

12、根据所述补偿功率、所述第一充放电功率，确定每一个所述飞轮本体对应的第二充放电功率，用于控制对应的所述飞轮本体工作。

13、可选地，当所述飞轮阵列需要放电时，通过以下步骤确定所述第一充放电功率：

14、将所述第一储电量与所述总储电量进行比值运算，获得第一分配系数；

15、将所述第一分配系数与所述目标参考功率进行乘积运算，获得所述第一充放电功率。

16、可选地，当所述飞轮阵列需要充电时，通过以下步骤确定所述第一充放电功率：

17、将所述总储电量与所述第一储电量进行差值运算，获得第一电量差值；

18、将所述第一电量差值与所述总储电量进行比值运算，获得第二分配系数；

19、将所述第二分配系数与所述目标参考功率进行乘积运算，获得所述第一充放电功率。

20、可选地，所述基于所述补偿系数、每一所述飞轮本体的所述第一储电量、所述总储电量、所述飞轮本体的数量，确定每一所述飞轮本体的补偿功率，包括：

21、将所述总储电量与所述飞轮本体的数量进行比值运算，获得电量均值；

22、将所述第一储电量与所述电量均值进行差值运算，获得第二电量差值；

23、将所述第二电量差值与所述补偿系数进行乘积运算，获得所述补偿功率。

24、可选地，所述根据所述补偿功率、所述第一充放电功率，确定每一个所述飞轮本体对应的第二充放电功率，包括：

25、将所述补偿功率与所述第一充放电功率的和作为所述第二充放电功率。

26、根据第二方面，本发明实施例提供了一种飞轮阵列控制器，所述飞轮阵列控制器的第一端与飞轮阵列管理器连接，第二端与每一个机侧变流器连接，其中，一个所述机侧变流器控制一个所述飞轮本体。

27、可选地，所述飞轮阵列控制器，包括：

28、获取模块，用于获取飞轮阵列中每一个飞轮本体的转速；

29、第一确定模块，用于根据每一个所述飞轮本体的转速，确定与所述飞轮本体一一对应的飞轮储能单元的第一储电量，其中，所述转速与所述第一储电量呈正相关；

30、第二确定模块，用于确定所述飞轮阵列的总储电量以及目标参考功率；

31、计算模块，用于基于所述第一储电量、所述总储电量、所述目标参考功率，确定所述飞轮本体的第一充放电功率，其中，一个所述飞轮本体对应一个所述第一充放电功率；当所述飞轮阵列需要放电时，所述第一储电量与所述第一充放电功率呈正相关；当所述飞轮阵列需要充电时，所述第一储电量与所述第一充放电功率呈负相关；

32、控制模块，用于利用所述第一充放电功率，控制对应的所述飞轮本体工作。

33、根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述飞轮阵列均衡控制方法。

34、根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的飞轮阵列均衡控制方法。

35、本发明技术方案，具有如下优点：

36、1、本发明提供一种飞轮阵列均衡控制方法，根据飞轮阵列的总储电量、飞轮阵列中每一个飞轮本体的第一储电量以及飞轮阵列的目标参考功率，确定出每一个飞轮本体的第一充放电功率。且当飞轮阵列需要放电时，飞轮阵列的第一储电量越大，获得的第一充放电功率则越大，从而高能量飞轮能够实现快速降速，低能量飞轮能够实现缓慢降速；当飞轮阵列需要充电时，第一储电量越大，则获得的第一充放电功率就越小；从而高能量飞轮能够实现缓慢升速，低能量飞轮能够实现快速升速。可以保证飞轮阵列以最快速度让所有飞轮储能单元中的飞轮本体实现转速同步。同时，每一飞轮本体的充放电功率也实现了均衡，保证整个飞轮阵列按照最大充放电时间运行，进而保证了飞轮阵列可以工作在最优性能状态。

37、2、本发明实施例，根据飞轮阵列的总储电量、目标参考功率、和各储能单元能量的第一储电量，作充电和放电的功率分配。采用了不同的计算公式，并增加了补偿功率，作为功率补偿修正值，可保证放电时高能量飞轮快速向低能量飞轮追赶，充电时低能量飞轮快速向高能量飞轮追赶，以保证飞轮阵列最快速的实现转速同步控制。

技术特征：

1.一种飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，当所述飞轮阵列需要放电时，通过以下步骤确定所述第一充放电功率：

4.根据权利要求2所述的飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，当所述飞轮阵列需要充电时，通过以下步骤确定所述第一充放电功率：

5.根据权利要求2所述的飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，所述基于所述补偿系数、每一所述飞轮本体的所述第一储电量、所述总储电量、所述飞轮本体的数量，确定每一所述飞轮本体的补偿功率，包括：

6.根据权利要求2所述的飞轮阵列均衡控制方法，其特征在于，所述根据所述补偿功率、所述第一充放电功率，确定每一个所述飞轮本体对应的第二充放电功率，包括：

7.一种飞轮阵列控制器，其特征在于，用于执行上述权利要求1-6任一项所述的飞轮阵列均衡控制方法，所述飞轮阵列控制器的第一端与飞轮阵列管理器连接，第二端与每一个机侧变流器连接，其中，一个所述机侧变流器控制一个所述飞轮本体。

8.根据权利要求7所述的飞轮阵列控制器，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6任一项所述的飞轮阵列均衡控制方法。

技术总结
本发明提供了一种飞轮阵列均衡控制方法及飞轮阵列控制器，该方法包括：获取飞轮阵列中每一个飞轮本体的转速；根据每一个飞轮本体的转速，确定与飞轮本体一一对应的飞轮储能单元的第一储电量，其中，转速与第一储电量呈正相关；确定飞轮阵列的总储电量以及目标参考功率；基于第一储电量、总储电量、目标参考功率，确定飞轮本体的第一充放电功率；当飞轮阵列需要放电时，第一储电量与第一充放电功率呈正相关；当飞轮阵列需要充电时，第一储电量与第一充放电功率呈负相关；最终利用第一充放电功率，控制对应的飞轮本体工作。可以保证飞轮阵列以最快速度让所有飞轮储能单元中的飞轮本体实现转速同步，进而保证了飞轮阵列可以工作在最优性能状态。

技术研发人员：李树胜,王佳良,李光军,汪大春
受保护的技术使用者：北京泓慧国际能源技术发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14