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第45卷第4期太阳能学报Vol.45，No.4
2024年4月ACTAENERGIAESOLARISSINICAApr.，2024
DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1940文章编号：0254-0096（2024）04-0347-09
飞轮储能参与风电平滑的自适应滤波算法及
无传感器控制
11~344
郑顺河，孟克其劳，张建功，梁开彪
（1.内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特010051；2.风能太阳能利用技术教育部重点实验室，呼和浩特010051；
3.内蒙古自治区风电技术与检测工程技术研究中心，呼和浩特010051；4.太重（察右中旗）新能源实业有限公司，乌兰察布013550）
摘要：通过对风电系统和飞轮储能系统运行特性的分析，针对飞轮转子设计难以安装位置传感器的特殊性问题，提出一种
基于自适应非奇异快速终端滑模观测器的飞轮储能无传感器控制策略，提高转子位置角估计精度。此外，针对飞轮储能系统
参考功率指令滞后的问题，在无传感器控制基础上，引入自适应滤波算法作为飞轮储能控制系统的功率给定，以减小功率指令
滞后现象。在TyphoonHIL602+仿真平台进行实验验证，结果表明：飞轮储能系统运行性能良好，观测器具有优越的估计性能，
能满足飞轮快速充放电并有效平滑风电功率波动的控制需求，同时提高储能利用率。
关键词：风力发电；无位置传感器控制；自适应算法；飞轮储能；平滑算法
中图分类号：TM614；TM313文献标志码：A
动。文献［15-16］采用滑动平均算法实现风电场功率波动的
0引言
平滑。此算法滤波平滑性好，但其计算依赖于历史数据，功
近年来，中国的风力发电规模越来越大，因此其在配电率平滑指令存在滞后，导致储能不必要充放电；文献［17］提
［1］
网中的渗透率显著提高。但风力发电具有随机性和波动性出一种中心滑动平均滤波融合风电功率趋势信息构建的准
［2］
等特点，其输出功率易出现大幅度波动，当大规模的风电系零相位滤波器，该算法能获得较好的平滑效果，且显著降低
［3］
统并网时，这种波动将会给电网安全稳定运行构成威胁。滤波延迟，然而，仍需进一步考量预测误差对平滑效果的影
为解决这一问题，储能技术为平抑风电功率波动提供方法和响；文献［18］采用2个具有不同截止频率的低通滤波器（low
［4］［5-8］
思路，其控制策略也成为当前研究热点。passfilter，LPF）来构造功率平滑指令，避免直接估算或测量
在多种储能技术中，飞轮储能系统（flywheelenergy风速中的精度不高问题，但其滤波器仍存在滞后性问题。上
storagesystem，FESS）具有较高的储能密度、较快的充放电速述文献主要从飞轮储能系统的功率平滑指令算法进行考虑，
［9］
率、较长的寿命等特点，尤其适用于为风电等间歇式能源提未涉及到飞轮系统变流器控制策略，而变流
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