CN103280836B - 一种飞轮储能系统并网控制方法及其储能系统 - Google Patents

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Abstract

一种飞轮储能系统并网控制方法及其储能系统，其电网侧变流器控制方法是将静止坐标系下的电网侧电流ia1、ib1、ic1与变流器侧电流ia2、ib2、ic2分别变换为两相旋转坐标系下的直流分量id1、iq1与id2、iq2，将此两相旋转坐标系下的直流分量作为旋转坐标系下电网侧变流器控制的反馈信号，以控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向。其电机侧变流器控制方法是将静止坐标系下的电机定子电流ia3、ib3、ic3变换为两相旋转坐标系下的直流分量id3、iq3，将id3、iq3及直流母线电压Udc作为旋转坐标系下电机侧变流器控制的反馈信号，以维持直流母线电压Udc恒定。应用本发明控制方法的储能系统的LCL滤波器（102）由电网侧电感（201）、变流器侧电感（203）和滤波电容（202）组成。

Description

一种飞轮储能系统并网控制方法及其储能系统
技术领域
本发明涉及一种飞轮储能系统并网控制方法，特别是涉及采用LCL滤波器及背靠背变流器并网的飞轮储能系统并网控制方法，以及应用此控制方法的飞轮储能系统。
背景技术
飞轮储能将能量以机械能的形式储存在高速旋转的飞轮转子中，由于其具有高功率密度、无环境污染、使用寿命长、运行温度范围广、充放电次数无限制等特点，且与传统化学电池相比优势明显,已得到了国内外广泛关注。采用飞轮储能系统并网运行，可以主动调节电网有功功率，确保系统供需平衡，减少有功负荷变化、间歇性可再生能源接入电网等对系统稳定性、可靠性的影响，在电力系统调频、间歇式可再生能源发电等领域具有广阔应用前景。飞轮储能系统并网控制方法作为飞轮储能系统的关键技术之一，是飞轮储能系统成功参与电网功率调节的关键，具有重要意义。
飞轮储能系统采用背靠背双PWM变流器实现飞轮电机与电网之间的能量交换。目前，这种形式的电路结构已在具有再生反馈能力的交直交变频调速系统中已得到广泛的应用。李时杰,李耀华、陈睿等在《中国电机工程学报》2006第26卷第22期所著《背靠背变流系统中优化前馈控制策略的研究》采用背靠背双PWM变流器将电机制动时产生的能量回馈给电网，其电网侧变流器采用直流母线电压外环、电流内环,用于稳定直流母线电压；电机侧变流器采用速度外环、电流内环，用于控制电机转速。但该控制方法以电机转速为控制目标，而不是以并网功率为控制目标，不适合控制以并网功率为主要控制目标的并网飞轮储能系统。Song Xu;Haifeng Wang等人在《Proceedings of15th International Conference on ElectricalMachines and Systems(ICEMS)》上所著《Simulation and analysis of back-to-back PWMconverter for flywheel energy storage system》采用背靠背变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口，但当系统由放电切换到充电时，其电机侧变流器控制由直流母线电压外环切换到速度外环，控制较为复杂。
中国发明专利201110023806.9公开了一种飞轮电池充放电控制系统及控制方法,但其电网侧变换器采用不控整流电路，飞轮电池的能量不能回馈给电网，该控制方法不能实现飞轮储能系统的并网放电运行，此外，系统控制目标为直流母线电压，主要面向不间断电源应用领域，其电机侧变换器的在充电时采用速度外环控制，在放电时采用直流母线电压外环控制，在充放电切换时存在控制环路切换，控制较为复杂。美国专利US6614132B2公开了一种多飞轮储能系统，该系统中的多个飞轮储能单元共同给直流负载供电，其控制目标为直流母线电压，主要用于不间断电源领域，该控制方法也不能实现飞轮储能系统的并网运行。
同时，为了抑制飞轮储能系统注入电网电流的谐波含量,可以在背靠背双PWM变流器与电网之间串入L滤波器或LCL滤波器。与L滤波器相比，LCL滤波器由于可以较小的总电感量实现较理想的谐波抑制效果，成本优势明显，已在电压源并网逆变器中成为首选。但是,LCL滤波器是一个三阶系统,对系统的控制策略提出了更高的要求。如果直接采用典型的电网侧电流直接闭环的控制策略，系统不稳定，且不利于功率开关的保护。如果采用逆变器侧电流闭环的控制策略，该策略易于系统稳定，且可以更有效地保护功率开关，但属于间接并网电流控制，在单独进行有功功率控制时，电容支路的分流作用会降低系统功率因数。此外，如果采用含有逆变器侧电流闭环的控制策略，控制过程中会存在逆变器侧交直轴电流间的交叉耦合，需加入变流器侧电流前馈解耦控制。
发明内容
为了克服现有飞轮储能系统并网控制技术存在的并网充放电功率不恒定，以及在并网充放电切换时电机侧变流器控制需要从速度外环控制切换到电压外环控制的不足,同时为了提高飞轮储能系统并网功率因数,本发明提出一种飞轮储能系统并网控制方法，以及应用此控制方法的飞轮储能系统。本发明可以实现飞轮储能系统的恒功率、单位功率因数并网运行。
本发明所采用的技术方案是：
本发明飞轮储能系统并网控制方法包括电网侧变流器控制方法和电机侧变流器控制方法两部分。电网侧变流器控制方法控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向,电机侧变流器控制方法维持直流母线电压恒定。在进行并网充放电切换时，只需改变并网电流参考值计算单元输入的并网有功功率指令值P*的正负号，电机侧变流器控制方法保持不变，整个过程无控制环路切换。当并网有功功率指令值P*为正值时，飞轮储能系统并网放电，当并网有功功率指令值P*为负值时，飞轮储能系统并网充电，直流母线电压Udc稳定在直流母线电压参考值U* dc；当并网有功功率指令值P*由负值变为正值时，飞轮储能系统由并网充电切换到并网放电，切换瞬间直流母线电压Udc出现短暂下降后回升并稳定在直流母线电压参考值U* dc；当并网有功功率指令值P*由正值变为负值时，飞轮储能系统由并网放电切换到并网充电，切换瞬间直流母线电压Udc出现短暂上升后回落并稳定在直流母线电压参考值U* dc。同时可通过设置并网无功功率指令值Q*的大小来调节飞轮储能系统并网无功功率的大小。
应用本发明飞轮储能系统并网控制方法的飞轮储能系统由连接电网侧变流器与电网的LCL滤波器、电网侧变流器、直流母线电容Cdc、电机侧变流器、永磁同步电机和飞轮转子组成。其中直流母线电容Cdc两端分别与电网侧变流器的两个输出端及电机侧变流器的两个输入端相连，电机侧变流器的A相输出端、B相输出端、C相输出端分别与永磁同步电机的A相、B相和C相连接；LCL滤波器由电网侧电感、变流器侧电感和滤波电容组成，电网侧电感的A相输出端与变流器侧电感的A相输入端、及滤波电容的A相输入端相连，电网侧电感的B相输出端与变流器侧电感的B相输入端、及滤波电容的B相输入端相连，电网侧电感的C相输出端与变流器侧电感的C相输入端、及滤波电容的C相输入端相连。
飞轮储能系统的控制部分包括电网电压锁相环、并网电流参考值计算单元、编码器角度计算单元、将三相静止坐标系下三相电流转变成两相同步旋转坐标系下两相直流电流分量的第一坐标变换模块、第二坐标变换模块和第四坐标变换模块、两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系的第三坐标变换模块和第五坐标变换模块、第一SVPWM调制器、第二SVPWM调制器、6个电流比例积分调节器，以及1个电压比例积分调节器。
其中电网电压锁相环的输出信号传送至并网电流参考值计算单元、第一坐标变换模块、第二坐标变换模块及第三坐标变换模块，并网电流参考值计算单元的输出信号与第一坐标变换模块输出信号相比较后送至第一比例积分调节器及第三比例积分调节器，第一比例积分调节器及第三比例积分调节器的输出信号与第二坐标变换模块输出信号相比较后送给第二比例积分调节器及第四比例积分调节器，第二比例积分调节器及第四比例积分调节器的输出信号送给第三坐标变换模块，第三坐标变换模块的输出信号送给第一SVPWM调制器，第一SVPWM调制器进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电网侧变流器的六个开关管。编码器角度计算单元的输出信号送给第四坐标变换模块及第五坐标变换模块，第一比例积分调节器的输出信号与第四坐标变换模块输出信号相比较后送给第六比例积分调节器及第七比例积分调节器，第六比例积分调节器及第七比例积分调节器的输出信号送给第五坐标变换模块，第五坐标变换模块的输出信号送给第二SVPWM调制器，第二SVPWM调制器进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电机侧变流器的六个开关管。
对电网侧变流器的主要具体控制过程如下：首先通过电网电压锁相环对电网三相电压进行锁相处理，获得电网电压相角θ及电网电压直轴分量ud。然后利用电网电压相角θ将三相静止坐标系下的三相电网侧电流ia1、ib1、ic1和三相变流器侧电流ia2、ib2、ic2分别变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id1、iq1和id2、iq2。接着将并网有功功率指令值P*、并网无功功率指令值Q*、电网电压直轴分量ud送给并网电流参考值计算单元,并网电流参考值计算单元分别通过公式i* d1=2P*/(3ud)与公式i* q1=-2Q*/(3ud)计算出并网直轴电流参考值i* d1和并网交轴电流参考值i* q1。再接着将id1与并网直轴电流参考值i* d1进行比较，比较后的误差信号送给第一比例积分调节器，第一比例积分调节器的输出信号作为变流器侧直轴电流id2的给定值，标记为i* d2，将id2与i* d2进行比较，比较后的误差信号送给第二比例积分调节器，第二比例积分调节器的输出信号与变流器侧交轴电流iq2在变流器侧电感上耦合的直轴电压分量ωL2iq2相减后，得出电网侧变流器输出电压的直轴分量ud1，其中ω为电网电压角频率，L2为变流器侧电感的电感量。同时将iq1与并网交轴电流参考值i* q1进行比较，比较后的误差信号送给第三比例积分调节器，第三比例积分调节器的输出信号作为变流器侧交轴电流iq2的给定值，标记为i* q2，将iq2与i* q2进行比较，比较后的误差信号送给第四比例积分调节器，第四比例积分调节器的输出信号与变流器侧直轴电流id2在变流器侧电感上耦合的交轴电压分量ωL2id2相加后，得出电网侧变流器输出电压的交轴分量uq1。再接着利用电网电压相角θ将ud1、uq1从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电网侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα1、uβ1。最后，将uα1、uβ1送给第一SVPWM调制器，第一SVPWM调制器进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电网侧变流器的六个开关管，以控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向。
对电机侧变流器主要具体控制过程如下：首先通过编码器角度计算单元（309）计算出编码器角度θe，并利用编码器角度θe将三相静止坐标系下的三相电机定子电流ia3、ib3、ic3变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id3、iq3。然后将直流母线电压参考值U* dc与直流母线电压Udc进行比较，比较后的误差信号送给第五比例积分调节器，第五比例积分调节器的输出信号作为电机交轴电流iq3的给定值，标记为i* q3，将iq3与i* q3进行比较，比较后的误差信号送第六比例积分调节器，第六比例积分调节器的输出信号与电机直轴电流id3、转子永磁磁场ψf分别在交轴上产生的运动电势ωeLdid3、ωeψf相加后，得出电机侧变流器输出电压的交轴分量uq2，其中ωe为电机电气角速度，Ld、Lq为电机直轴和交轴电感。同时设置电机直轴电流参考值i* d3=0,将id3与i* d3进行比较，比较后的误差信号送给第七比例积分调节器，第七比例积分调节器的输出信号与电机交轴电流iq3在直轴上产生的运动电势ωeLqiq3相减后，得出电机侧变流器输出电压的直轴分量ud2。接着利用编码器角度θe将ud2、uq2从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电机侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα2、uβ2。最后，将uα2、uβ2送给第二SVPWM调制器，第二SVPWM调制器进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电机侧变流器的六个开关管，以维持直流母线电压恒定。
在飞轮储能系统并网运行过程中,当并网有功功率指令值P*为正值时，飞轮储能系统并网放电，并向电网提供有功功率；当并网有功功率指令值P*为负值时，飞轮储能系统并网充电，并从电网吸收有功功率；当并网有功功率指令值P*由负值变为正值时，飞轮储能系统由并网充电切换到并网放电，切换瞬间直流母线电容Cdc向电网放电提供能量，直流母线电压Udc低于参考值U* dc，第五比例积分调节器输出负的电机交轴电流给定值i* q3，永磁同步电机工作于发电机模式并向直流母线电容提供能量而使直流母线电压Udc回升，飞轮储能系统进入并网放电稳定运行状态后，直流母线电压Udc和直流母线电压参考值U* dc相等，第五比例积分调节器的输入恢复到零，第五比例积分调节器的输出i* q3为负值；当并网有功功率指令值P*由正值变为负值时，飞轮储能系统由并网放电切换到并网充电，切换瞬间电网向直流母线电容充电而使直流母线电压Udc高于参考值U* dc，第五比例积分调节器输出正的电机交轴电流给定值i* q3，永磁同步电机工作于电动机机模式，从直流母线电容吸收能量而使直流母线电压Udc回落，飞轮储能系统进入并网充电稳定运行状态后，直流母线电压Udc和直流母线电压参考值U* dc相等，第五比例积分调节器的输入恢复到零，第五比例积分调节器的输出i* q3为正值；当并网无功功率指令值Q*为正值时，飞轮储能系统向电网提供无功功率；当并网无功功率指令值Q*为负值时，飞轮储能系统从电网吸收无功功率；当飞轮储能系统无需和电网进行无功功率交换时,可将并网无功功率指令值Q*设置为零，飞轮储能系统以单位功率因数并网运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明飞轮储能系统并网控制方法可以实现飞轮储能系统以恒定有功功率及无功功率并网充放电运行，以及在单位功率因数下并网运行，而且在并网充放电切换时电机侧变流器控制不存在从速度外环到电压外环的控制环路切换过程,直流母线电压始终由电机侧变流器控制方法来维持稳定，控制简单,可操作性强。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
图1为本发明飞轮储能系统并网示意图；
图2为本发明飞轮储能系统拓扑结构；
图3为本发明的具体实施例的控制结构框图。
具体实施方式
图1为本发明飞轮储能系统并网示意图。如图1所示，飞轮储能系统108并网充电时，电网侧变流器103将三相交流电整流为直流电，电机侧变流器105将直流电逆变为三相交流电，永磁同步电机106工作于电动机模式，飞轮储能系统108从电网101吸收有功功率。飞轮储能系统108并网放电时，永磁同步电机106工作于发电机模式，电机侧变流器105将三相交流电整流为直流电，电网侧变流器103将直流电逆变为三相交流电，飞轮储能系统108向电网提供有功功率。
图2为应用本发明控制方法的飞轮储能系统拓扑结构。如图2所示，飞轮储能系统108由连接电网侧变流器103与电网101的LCL滤波器102、电网侧变流器103、直流母线电容Cdc104、电机侧变流器105、永磁同步电机106和飞轮转子107组成。其中直流母线电容Cdc104的两端分别与电网侧变流器103的两个输出端及电机侧变流器105的两个输入端相连，电机侧变流器105的A相输出端105a、B相输出端105b、C相输出端105c分别与永磁同步电机106的A相、B相和C相连接；LCL滤波器102由电网侧电感201、变流器侧电感203和滤波电容202组成，电网侧电感201的A相输出端201a与变流器侧电感203的A相输入端203a、及滤波电容202的A相输入端202a相连，电网侧电感201的B相输出端201b与变流器侧电感203的B相输入端203b、及滤波电容202的B相输入端202b相连，电网侧电感201的C相输出端201c与变流器侧电感203的C相输入端203c、及滤波电容202的C相输入端202c相连。
图3所示为本发明飞轮储能系统并网控制方法的一个具体实施例。如图3所示，飞轮储能系统的控制部分包括电网电压锁相环301、并网电流参考值计算单元308、编码器角度计算单元309、将三相静止坐标系下三相电流转变成两相同步旋转坐标系下两相直流电流分量的第一坐标变换模块302和第二坐标变换模块303以及第四坐标变换模块310、两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系的第三坐标变换模块306和第五坐标变换模块307、第一SVPWM调制器304、第二SVPWM调制器305、6个电流比例积分调节器PI1、PI2、PI3、PI4、PI6及PI7、1个电压比例积分调节器PI5。
本实施例的并网控制步骤如下:
步骤一、通过电网电压锁相环301对电网101三相电压进行锁相处理，获得电网电压相角θ及电网电压直轴分量ud，并利用电网电压相角θ将三相静止坐标系下的三相电网侧电流ia1、ib1、ic1和三相变流器侧电流ia2、ib2、ic2分别变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id1、iq1和id2、iq2。通过编码器角度计算单元309计算出编码器角度θe，利用编码器角度θe将三相静止坐标系下的三相电机定子电流ia3、ib3、ic3变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id3、iq3。
步骤二、将并网有功功率指令值P*、并网无功功率指令值Q*、电网电压直轴分量ud送给并网电流参考值计算单元308,并网电流参考值计算单元308分别通过公式i* d1=2P*/(3ud)与公式i* q1=-2Q*/(3ud)计算出并网直轴电流参考值i* d1和并网交轴电流参考值i* q1；将id1与并网直轴电流参考值i* d1进行比较，比较后的误差信号送给第一比例积分调节器PI1，第一比例积分调节器PI1的输出信号作为变流器侧直轴电流id2的给定值，标记为i* d2，将id2与i* d2进行比较，比较后的误差信号送给第二比例积分调节器PI2，第二比例积分调节器PI2的输出信号与变流器侧交轴电流iq2在变流器侧电感203上耦合的直轴电压分量ωL2iq2相减后，得出电网侧变流器输出电压的直轴分量ud1。同时将iq1与并网交轴电流参考值i* q1进行比较，比较后的误差信号送给第三比例积分调节器PI3，第三比例积分调节器PI3的输出信号作为变流器侧交轴电流iq2的给定值，标记为i* q2，将iq2与i* q2进行比较，比较后的误差信号送给第四比例积分调节器PI4，第四比例积分调节器PI4的输出信号与变流器侧直轴电流id2在变流器侧电感203上耦合的交轴电压分量ωL2id2相加后，得出电网侧变流器输出电压的交轴分量uq1。
步骤三、利用电网电压相角θ将ud1、uq1从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电网侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα1、uβ1。将uα1、uβ1送给第一SVPWM调制器304，第一SVPWM调制器304进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电网侧变流器103的六个开关管，以控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向。
步骤四、将直流母线电压参考值U* dc与直流母线电压Udc进行比较，比较后的误差信号送给第五比例积分调节器PI5，第五比例积分调节器PI5的输出信号作为电机交轴电流iq3的给定值，标记为i* q3，将iq3与i* q3进行比较，比较后的误差信号送给第六比例积分调节器PI6，第六比例积分调节器PI6的输出信号与电机直轴电流id3、转子永磁磁场ψf分别在交轴上产生的运动电势ωeLdid3、ωeψf相加后，得出电机侧变流器输出电压的交轴分量uq2。同时设置电机直轴电流参考值i* d3=0,将id3与i* d3进行比较，比较后的误差信号送给第七比例积分调节器PI7，第七比例积分调节器PI7的输出信号与电机交轴电流iq3在直轴上产生的运动电势ωeLqiq3相减后，得出电机侧变流器输出电压的直轴分量ud2。
步骤五、利用编码器角度θe将ud2、uq2从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电机侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα2、uβ2。最后，将uα2、uβ2送给第二SVPWM调制器305，第二SVPWM调制器305进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电机侧变流器105的六个开关管，以维持直流母线电压恒定。

Claims (6)

1.一种飞轮储能系统并网控制方法,其特征在于：所述的并网控制方法包括电网侧变流器控制方法和电机侧变流器控制方法；所述的电网侧变流器控制方法控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向；所述的电机侧变流器控制方法维持直流母线电压恒定；所述的并网控制方法采用改变电网侧变流器的并网有功功率指令值P*的正负号的方法进行并网充放电切换：当电网侧变流器的并网有功功率指令值P*为正值时，飞轮储能系统(108)并网放电，当电网侧变流器的并网有功功率指令值P*为负值时，飞轮储能系统(108)并网充电，直流母线电压Udc由电机侧变流器稳定在直流母线电压参考值U* dc；当电网侧变流器的并网有功功率指令值P*由负值变为正值时，飞轮储能系统(108)由并网充电切换到并网放电，切换瞬间电机侧变流器所控制的直流母线电压Udc出现短暂下降后回升并稳定在直流母线电压参考值U* dc；当电网侧变流器的并网有功功率指令值P*由正值变为负值时，飞轮储能系统(108)由并网放电切换到并网充电，切换瞬间电机侧变流器所控制的直流母线电压Udc出现短暂上升后回落并稳定在直流母线电压参考值U* dc；同时通过设置电网侧变流器的并网无功功率指令值Q*的大小来调节飞轮储能系统(108)并网无功功率的大小。
2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统并网控制方法，其特征在于，所述的电网侧变流器控制方法包括以下步骤：
步骤一、通过电网电压锁相环(301)对电网(101)三相电压进行锁相处理，获得电网电压相角θ及电网电压直轴分量ud，并利用电网电压相角θ将三相静止坐标系下的三相电网侧电流ia1、ib1、ic1和三相变流器侧电流ia2、ib2、ic2分别变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id1、iq1和id2、iq2；
步骤二、将并网有功功率指令值P*、并网无功功率指令值Q*、电网电压直轴分量ud送给并网电流参考值计算单元(308),并网电流参考值计算单元(308)分别通过公式i* d1＝2P*/(3ud)与公式i* q1＝-2Q*/(3ud)计算出并网直轴电流参考值i* d1和并网交轴电流参考值i* q1；将id1与并网直轴电流参考值i* d1进行比较，比较后的误差信号送给第一比例积分调节器PI1，第一比例积分调节器PI1的输出信号作为变流器侧直轴电流id2的给定值，标记为i* d2，将id2与i* d2进行比较，比较后的误差信号送给第二比例积分调节器PI2，第二比例积分调节器PI2的输出信号与变流器侧交轴电流iq2在变流器侧电感(203)上耦合的直轴电压分量ωL2iq2相减后，得出电网侧变流器(103)输出电压的直轴分量ud1，其中：ω为电网电压角频率，L2为变流器侧电感；同时将iq1与并网交轴电流参考值i* q1进行比较，比较后的误差信号送给第三比例积分调节器PI3，第三比例积分调节器PI3的输出信号作为变流器侧交轴电流iq2的给定值，标记为i* q2，将iq2与i* q2进行比较，比较后的误差信号送给第四比例积分调节器PI4，第四比例积分调节器PI4的输出信号与变流器侧直轴电流id2在变流器侧电感(203)上耦合的交轴电压分量ωL2id2相加后，得出电网侧变流器(103)输出电压的交轴分量uq1；
步骤三、利用电网电压相角θ将ud1、uq1从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电网侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα1、uβ1；将uα1、uβ1送给第一SVPWM调制器(304)，第一SVPWM调制器(304)进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电网侧变流器(103)的六个开关管，以控制飞轮储能系统并网有功与无功功率的大小及流向。
3.根据权利要求1所述的飞轮储能系统并网控制方法，其特征在于，所述的电机侧变流器控制方法包括以下步骤：
步骤一、通过编码器角度计算单元(309)计算出编码器角度θe，利用编码器角度θe将三相静止坐标系下的三相电机定子电流ia3、ib3、ic3变换到两相旋转坐标系下的直流电流分量id3、iq3；
步骤二、将直流母线电压参考值U* dc与直流母线电压Udc进行比较，比较后的误差信号送给第五比例积分调节器PI5，第五比例积分调节器PI5的输出信号作为电机交轴电流iq3的给定值，标记为i* q3，将iq3与i* q3进行比较，比较后的误差信号送给第六比例积分调节器PI6，第六比例积分调节器PI6的输出信号与电机直轴电流id3、转子永磁磁场ψf分别在交轴上产生的运动电势ωeLdid3、ωeψf相加后，得出电机侧变流器输出电压的交轴分量uq2；同时设置电机直轴电流参考值i* d3＝0,将id3与i* d3进行比较，比较后的误差信号送给第七比例积分调节器PI7，第七比例积分调节器PI7的输出信号与电机交轴电流iq3在直轴上产生的运动电势ωeLqiq3相减后，得出电机侧变流器输出电压的直轴分量ud2；其中，ωe为电机电气角速度，Ld、Lq为电机直轴和交轴电感；
步骤三、利用编码器角度θe将ud2、uq2从两相同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系，得到电机侧变流器输出电压在两相静止坐标系下的电压分量uα2、uβ2；将uα2、uβ2送给第二SVPWM调制器(305)，第二SVPWM调制器(305)进行脉宽调制后输出六路开关信号，用于控制电机侧变流器(105)的六个开关管，以维持直流母线电压恒定。
4.根据权利要求2所述的飞轮储能系统并网控制方法，其特征在于：所述的电网侧变流器控制方法包括变流器侧电流前馈解耦控制策略；所述的变流器侧电流前馈解耦控制策略将第二比例积分调节器PI2的输出信号与电网侧变流器直轴前馈去耦信号ωL2iq2相减后，得出电网侧变流器输出电压的直轴分量ud1；将第四比例积分调节器PI4的输出信号与电网侧变流器交轴前馈去耦信号ωL2id2相加后，得出电网侧变流器输出电压的交轴分量uq1。
5.根据权利要求3所述的飞轮储能系统并网控制方法，其特征在于：所述的电机侧变流器控制方法包括永磁同步电机的前馈解耦控制策略；所述的永磁同步电机的前馈解耦控制策略将第六比例积分调节器PI6的输出信号与电机侧变流器交轴前馈去耦信号ωeLdid3与ωeψf之和相加后，得出电机侧变流器输出电压的交轴分量uq2；将第七比例积分调节器PI7的输出信号与电机侧变流器直轴前馈去耦信号ωeLqiq3相减后，得出电机侧变流器输出电压的直轴分量ud2。
6.采用权利要求1至5任何一项所述飞轮储能系统并网控制方法的飞轮储能系统，其特征在于：所述的飞轮储能系统(108)由连接电网侧变流器(103)与电网(101)的LCL滤波器(102)、电网侧变流器(103)、直流母线电容Cdc(104)、电机侧变流器(105)、永磁同步电机(106)和飞轮转子(107)组成；所述的直流母线电容Cdc(104)的两端分别与电网侧变流器(103)的两个输出端及电机侧变流器(105)的两个输入端相连，电机侧变流器(105)的A相输出端(105a)、B相输出端(105b)、C相输出端(105c)分别与永磁同步电机(106)的A相、B相和C相连接；LCL滤波器(102)由电网侧电感(201)、变流器侧电感(203)和滤波电容(202)组成，电网侧电感(201)的A相输出端(201a)与变流器侧电感(203)的A相输入端(203a)、及滤波电容(202)的A相输入端(202a)相连，电网侧电感(201)的B相输出端(201b)与变流器侧电感(203)的B相输入端(203b)、及滤波电容(202)的B相输入端(202b)相连，电网侧电感(201)的C相输出端(201c)与变流器侧电感(203)的C相输入端(203c)、及滤波电容(202)的C相输入端(202c)相连。
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