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联立上式，永磁同步电机的电机转速状态方程可表示为：
3Δω m (s) 1
= （18）
2pψ f Δi q (s) Js + B
变流器采用一阶惯性环节替代：
K r
G r (s) = （19）
T r s + 1
式中：T r 为时间常数；K r 为增益。
综合上述公式与分析，飞轮储能单元控制模型如图 4 所示。图 5 反映了所建模型的负荷跟踪情况，
可以看出，飞轮储能输出功率能够快速准确跟踪参考功率，负荷跟踪能力可达毫秒级。
图 4 飞轮储能单元控制模型
3 飞轮储能辅助水电一次调频控制策略
为解决新能源大规模消纳导致的水电一次调频
出力波动大的问题，本文在飞轮储能辅助常规水电
机组一次调频模型基础上，提出联合系统间的协调
控制策略，包含模糊控制下的指令分解和 Logistic 函
数 下 不 同 荷 电 状 态 的 飞 轮 储 能 输 出 功 率 进 行 约 束 ，
整体控制框架如图 6 所示。图 6 中：ΔP L 为负荷功率
变化量，MW；Δf 为频率变化量，Hz；d(Δf )/dt 为系
统频率变化率；T 为滤波时间常数，s；f L 为低频信 图 5 飞轮储能跟踪负荷情况
号；f H 为高频信号；K F 为飞轮储能频率调节系数；P G
为水电机组输出功率值，MW；P F 为飞轮储能实际输出的功率值，MW；SOC 为飞轮储能荷电状态。
3.1 一次调频指令分解 一次调频指令的分解由一阶滤波器来完成，一阶滤波器的具体表达形式为：
1
F (s) = （20）
Ts + 1
式中 F (s) 为一阶滤波器传递函数。
常规滤波器具有固定的滤波时间常数和恒定的截止频率，易于控制，但在实现水电机组稳定输出
与飞轮储能系统快速响应之间存在困难。为充分发挥飞轮“功率型”储能在调频方面的能力，进一步
降低水电出力波动性，本文引入模糊控制器，以系统频率变化率和飞轮荷电状态作为两个控制量，以
滤波器的时间常数作为被控量，设计两输入、单输出的模糊控制器，以一次调频指令的低频成分 f L 为
水电机组的频率控制指令，而高频成分 f H 作为飞轮储能系统的频率控制指令。
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