[發明專利]飛輪儲能兩級功率變換系統及控制方法

有效

• 申請號: 201810992427.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109149554B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 江衛良;張慶源;陳燁;鄭琦;葛自強
• 申請（專利權）人: 微控物理儲能研究開發(深圳)有限公司
• 主分類號: H02J1/16
• 分類號: H02J1/16
• 代理公司: 44374 深圳國新南方知識產權代理有限公司
• 代理人: 周雷<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種飛輪儲能兩級功率變換系統及控制方法，該系統包括：與直流電網連接的第一端、與飛輪儲能裝置連接的第二端、第一級功率變換單元、第二級功率變換單元。該系統及控制方法采用兩級功率變換可解決飛輪儲能裝置應用于高壓直流系統時的功率變換問題，該系統在不采用帶隔離變壓器的雙向變流器的情況下利用兩級功率變換滿足常規的飛輪儲能功率變換系統難以滿足的直流電壓等級與飛輪交流電壓等級差距大，傳輸功率大的要求，擴大了該系統的使用范圍和適應性，提高系統效率。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種飛輪儲能兩級功率變換系統及控制方法。

背景技術

飛輪儲能作為一種物理儲能技術，隨著磁懸浮技術和電力電子功率變換技術的發展，近年來也得到了長足的進步。飛輪儲能裝置因為具有安全可靠性高、功率密度高、長達20年使用壽命、不限充放電次數、運行溫度范圍寬、運維成本低、綠色無污染等優勢，在越來越多的領域得到了應用。

在飛輪儲能裝置的應用場景中，有些應用場景需要將飛輪儲能裝置接入直流系統，例如：軌道交通直流牽引網、光伏電站、直流微電網等。世界各國城市軌道交通的直流供電電壓大都在DC 600～1500V之間。我國的城市軌道交通牽引網供電電壓主要包括兩種制式：一種制式額定電壓為直流750V，另一種制式額定電壓為直流1500V，目前的主流是采用直流1500V制式。在光伏電站方面，目前的主流是直流1000V，但是直流1500V作為一種新的技術趨勢，已經開始得到越來越多的研究與應用。

飛輪儲能裝置采用的是交流電機，需要進行電力電子功率變換后才能接入直流系統。常規的飛輪儲能功率變換系統通常用于直流1000V及以下的系統。對于額定電壓為1500V的直流系統，直流電壓等級和飛輪儲能裝置的交流電壓等級之間差距大，并且要求傳輸的功率大，常規的飛輪儲能功率變換系統難以滿足要求。如果采用帶隔離變壓器的雙向變流器來實現直流1500V大范圍升壓，又會帶來體積增大、效率降低等問題。

現有的技術中一般采用一級DC/AC功率變換的方式，直流側電壓難以達到1500V，應用場景受限。

鑒于此，克服以上現有技術中的缺陷，提供一種新的飛輪儲能兩級功率變換系統及控制方法成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提供一種飛輪儲能兩級功率變換系統及控制方法。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：

本發明提供了一種飛輪儲能兩級功率變換系統，該系統包括：

與直流電網連接的第一端；

與飛輪儲能裝置連接的第二端；

設于所述第一端和所述第二端之間依次連接的第一級功率變換單元、第二級功率變換單元，所述第一級功率變換單元包括用于直流-直流轉換的第一雙向變流器、第一控制器，所述第一級功率變換單元被配置為對所述直流電網與所述第二級功率變換單元之間的功率進行變換，所述第二級功率變換單元包括用于直流-交流相互轉換的第二雙向變流器、與所述第一控制器通信連接的第二控制器，所述第二級功率變換單元被配置為對所述第一級功率變換單元與所述飛輪儲能裝置之間的功率進行變換；

所述第一控制器被配置為執行如下步驟：實時監測直流母線電壓，根據所述直流母線電壓控制第一雙向變流器的運行狀態；或接收外部指令，根據外部指令控制第一雙向變流器的運行狀態；

所述第二控制器被配置為執行如下步驟：實時獲取第一控制器的運行狀態，不間斷監測所述第二雙向變流器的直流側電壓，根據所述直流側電壓控制所述飛輪儲能裝置進行充電或放電。