[發明專利]一種基于真空飛輪儲能的能量回收裝置及其能量回收方法

有效

• 申請號: 201210518663.3
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102957159A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王勤;施剛;施增偉
• 申請（專利權）人: 江蘇交科能源科技發展有限公司
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

1.一種基于真空飛輪儲能的能量回收裝置，其特征在于：包括雙向DC/AC變換器和真空儲能飛輪，雙向DC/AC變換器分別與變頻系統直流母線及真空儲能飛輪連接；

所述的雙向DC/AC變換器包括中央處理單元和整流/逆變單元以及外圍輔助電路；中央處理單元包括微處理器、直流母線電壓采集電路和真空儲能飛輪轉速采集電路，直流母線電壓采集電路的輸入端與變頻系統直流母線相連接，真空儲能飛輪轉速采集電路的輸入端與安裝在真空儲能飛輪上的轉速傳感器相連接，直流母線電壓采集電路的輸出端以及真空儲能飛輪轉速采集電路的輸出端分別與微處理器的輸入端相連，微處理器通過采集的直流母線電壓判斷變頻系統的工作狀態，同時根據變頻系統的工作狀態以及真空儲能飛輪當前轉速，輸出PWM信號實現對真空儲能飛輪的控制；

整流/逆變單元與中央處理單元、變頻系統直流母線以及真空儲能飛輪內部的盤式交流電機相連接；中央處理單元與整流/逆變單元、變頻系統直流母線以及真空儲能飛輪內部各檢測電路相連接，用于接收和反饋真空儲能飛輪各參數信號，同時監測變頻系統直流母線，并控制整流/逆變單元輸出不同頻率的交流電源用于驅動真空儲能飛輪內部盤式交流電機或將真空儲能飛輪內部盤式交流電機發電時產生的交流電整流并回饋母線。

2.根據權利要求1所述的基于真空飛輪儲能的能量回收裝置，其特征在于：整流/逆變單元包括IGBT開關元件和硅整流器件，IGBT開關元件在微處理器輸出的PWM信號的作用下實現逆變輸出，硅整流器件并聯在IGBT開關元件與變頻系統直流母線之間，用于將真空儲能飛輪釋放的交流電整流并潰入變頻系統直流母線。

3.根據權利要求1所述的基于真空飛輪儲能的能量回收裝置，其特征在于：所述真空儲能飛輪包括飛輪殼體、盤式交流電機、飛輪慣性體、真空系統、潤滑系統和飛輪外圍輔助檢測傳感器，飛輪慣性體與盤式交流電機共軸安裝在飛輪殼體內；真空系統包括真空泵和負壓開關；潤滑系統包括潤滑油泵和油壓開關；飛輪外圍輔助檢測傳感器與中央處理單元的輸入端相連，飛輪外圍輔助檢測傳感器包括電機線圈溫度檢測傳感器、軸承溫度檢測傳感器和軸振動檢測傳感器；真空儲能飛輪的能量補充和能量釋放均由雙向DC/AC變換器進行控制。

4.根據權利要求1所述的基于真空飛輪儲能的能量回收裝置，其特征在于：所述變頻系統的工作狀態包括待機狀態、驅動電機做功狀態以及對電機進行制動的狀態。

5.一種使用權利要求1所述的基于真空飛輪儲能的能量回收裝置進行能量回收的方法，其特征在于，包括如下步驟：?

1）一種使用基于真空飛輪儲能的能量回收裝置在使用時，當中央處理單元監測到變頻系統直流母線電壓達到預設上限閾值時，即該預設閾值接近但并不超過變頻系統制動單元啟動能耗電阻的閾值，同時監測真空儲能飛輪轉速，若真空儲能飛輪未達到最高負荷轉速，則啟動DC-AC流程，利用變頻系統直流母線上的能量向最高負荷轉速驅動真空儲能飛輪內部的盤式交流電機，使真空儲能飛輪自變頻系統直流母線吸收能量；

2）當中央處理單元監測到變頻系統直流母線電壓低于預設下限閾值時，即該預設閾值接近但并不低于電網電源經變頻器整流進入直流母線的電壓值，同時監測真空儲能飛輪轉速，若真空儲能飛輪已超過最低負荷轉速，則啟動AC-DC流程，向最低負荷轉速制動真空儲能飛輪內部的盤式交流電機，使真空儲能飛輪向變頻系統直流母線釋放能量，驅動負載工作；

3）當中央處理單元監測到變頻系統直流母線電壓達到預設上限閾值且真空儲能飛輪轉速達到或超過最高負荷轉速時，則進入待機狀態；

4）在步驟3）中，若母線電壓繼續上升，將由變頻系統的制動單元啟動能耗電阻，消耗多余能量；

5）當中央處理單元監測到變頻系統直流母線電壓低于預設下限閾值且真空儲能飛輪轉速低于最低負荷轉速，則進入待機狀態；

6）在步驟5）中，若母線電壓繼續下降，則經變頻器整流后的電網直流進入變頻系統，驅動負載工作。