[發明專利]一種磁懸浮儲能飛輪陣列對充對放電控制策略

有效

• 申請號: 201910479909.2
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110429625B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 成子橋;李樹勝;李光軍;劉金晶;張曉光
• 申請（專利權）人: 中電建路橋集團有限公司;北京泓慧國際能源技術發展有限公司
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

一種磁懸浮儲能飛輪陣列對充對放電控制策略，用于完成磁懸浮儲能飛輪陣列之間的對充對放電控制，實現飛輪儲能之間的能量自循環流動，節省電能的同時可完成飛輪大功率充放電控制測試。該系統由兩組飛輪陣列組成：飛輪陣列1、飛輪陣列2、網側變流器PCS1和PCS2、一臺PLC控制器，每組飛輪陣列由至少兩臺飛輪系統和一臺網側變流器PCS組成。單臺飛輪陣列結構包括：市電電網、交流熔斷器、交流空開、PLC控制器、網側變流器PCS、飛輪儲能變流器、電機、磁軸承及飛輪轉子等。PLC控制器與PCS1、PCS2通過以太網總線連接，PCS與飛輪變流器之間通過CAN總線連接，可以進行實時控制指令和通信數據傳送，完成充放電控制邏輯。本發明用于磁懸浮儲能飛輪陣列系統的高效率對充對放電控制。

技術領域：

本發明涉及一種磁懸浮儲能飛輪陣列對充對放電控制策略。

背景技術：

磁懸浮飛輪儲能技術是一種物理儲能方式，它將電能轉化為飛輪動能進行存儲，與其它儲能方式對比，飛輪儲能技術具有能量和功率密度高、充放電迅速、無污染、壽命長且對易于維護等優點，可廣泛應用于軌道交通制動能回收、電網調頻調峰、不間斷電源以及大功率充放電場合。

為滿足用戶功率和容量要求，儲能飛輪的單機功率通常設置為幾百千瓦到幾兆瓦水平，組成的飛輪陣列功率甚至可達到幾百兆瓦。因此，飛輪單機在進行大功率充放電實驗中，要求本地電網具備同等容量的加納能力，而飛輪陣列進行同步工作時對電網容量提出更高要求，同時飛輪大功率用電會向電網注入大量諧波和無功分量，污染電網的同時甚至導致電網癱瘓。為了進一步降低飛輪對電網的沖擊和要求，可以采用多臺飛輪組成陣列進行對充對放實驗，即能量在飛輪之間循環流動，電網不直接參與飛輪之間的能量交換。在有些研究論文中，飛輪陣列的對充對放實驗需要建立在同一條直流母線上，即一臺PCS帶幾臺飛輪組成的單組陣列，由PCS穩定直流母線電壓，飛輪在直流側完成能量循環流動。這種直流側對充對放實驗簡單、有效，但只是對飛輪進行了測試，沒有對網側PCS的同步性進行測試，也沒有實現整個系統級的充放電控制；同時，由PCS穩定直流母線電壓，而飛輪并沒有對直流母線電壓進行控制，這樣的放電測試是不完整的，在某些應用場合(比如不間斷電源等)需要飛輪在市電掉電時完成對直流母線電壓的穩定控制。目前關于磁懸浮儲能飛輪陣列系統級的對充對放電控制的研究較少，本發明從電網交流側完成多組飛輪陣列的對充對放電控制，解決整個系統級的充放電測試問題。

發明內容：

本發明的目的是提供一種磁懸浮儲能飛輪陣列對充對放電控制策略，可用于完成磁懸浮儲能飛輪陣列之間的對充對放電控制，實現飛輪儲能之間的能量自循環流動，節省電能的同時可完成飛輪大功率充放電控制測試。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種磁懸浮儲能飛輪陣列對充對放電控制策略，其特征是：本發明的系統結構包括：市電電網、交流熔斷器、交流空開、PLC控制器、網側變流器、飛輪儲能變流器、電機、飛輪轉子及磁軸承。

本方法包含四種工作模式：預充模式、保持模式、對拖模式、反對拖模式，具體實施步驟如下：

預充模式：第一步，閉合與市電電網連接的交流空開K1、K2和K3，此時PCS1和PCS2交流側具備380VAC電壓。

第二步，PLC控制器通過以太網總線分別給PCS1和PCS2發送“系統啟動”控制命令，PCS1和PCS2完成“上電自檢”和“直流預充”操作，此時與飛輪變流器連接的直流母線具備630VDC電壓。

第三步，飛輪變流器的直流母線電壓建立后，飛輪陣列1和2分別完成“上電自檢”過程，并通過CAN總線給PCS1和PCS2發送“系統正常”狀態數據。

第四步，PCS1和PCS2接收到飛輪陣列系統上電正常狀態后，PCS1通過CAN總線給飛輪陣列1的兩臺飛輪發送設定轉速9000轉，PCS2通過CAN總線給飛輪陣列2的兩臺飛輪發送設定轉速4000轉，飛輪陣列1和2接收到轉速指令后回傳當前轉速設定值和實際測量值。