[發明專利]基于飛輪儲能的脈沖功率電源系統及控制方法

有效

• 申請號: 201910639114.3
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110504700B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 江衛良;張慶源;陳燁
• 申請（專利權）人: 沈陽微控新能源技術有限公司
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 周雷

本發明涉及脈沖功率電源供電技術領域，具體涉及一種基于飛輪儲能的脈沖功率電源系統及控制方法。該脈沖功率電源系統包括：儲能單元、能量管理單元和協調控制單元。本發明實施例提供的脈沖功率電源系統一方面通過飛輪陣列的集成方式可根據需求構建兆瓦級、十兆瓦級甚至百兆瓦級的大功率脈沖功率電源系統，另一方面采用模塊化設計，配置靈活，安裝快捷，建設周期短，運維簡單，擴容方便，可滿足多種應用場景下的脈沖功率電源需求，其控制方法采用能量管理單元監控管理整套系統，實現穩態控制功能，保障系統安全可靠運行；同時采用協調控制單元實現暫態控制功能，可根據不同的應用場景制定相應的控制策略，合理控制飛輪陣列的協調運行。

技術領域

本發明涉及脈沖功率電源供電技術領域，具體涉及一種基于飛輪儲能的脈沖功率電源系統及控制方法。

背景技術

脈沖功率電源是用來給短時大功率負載供電的電源，具有非常廣泛的用途。根據負載類型的不同，脈沖持續時間通常從毫秒級到秒級不等。脈沖功率電源的基本工作原理是：首先經過慢儲能，使初級能源具有足夠的能量；其次，向中間儲能和脈沖形成系統注入能量；再次，能量經過儲存、壓縮、形成脈沖或轉化，等復雜過程之后，最后快速釋放給負載。

脈沖功率電源常用的儲能方式包括超級電容器儲能、蓄電池儲能和飛輪脈沖發電機儲能。采用超級電容器儲能的脈沖功率電源可以在短時間內快速放電，但是存在儲能密度不高，設備體積大，無法小型化，并且充放電壽命較短等問題。采用蓄電池儲能的脈沖功率電源在安全性、充放電壽命等方面存在問題。采用飛輪脈沖發電機儲能的脈沖功率電源系統通過電動機拖動飛輪加速轉動來存儲能量，然后通過發電機將飛輪儲存的能量對外快速釋能，能夠滿足數十兆瓦到百兆瓦級的脈沖功率需求，但是存在設備體積大、建造周期長、運維成本高等問題。

鑒于此，克服以上現有技術中的缺陷，提供一種新的基于飛輪儲能的脈沖功率電源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，提供一種基于飛輪儲能的脈沖功率電源系統及控制方法。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：

本發明的實施例提供了一種基于飛輪儲能的脈沖功率電源系統，分別與充電交流母線和放電交流母線連接，所述放電交流母線連接有負載，該脈沖功率電源系統包括：

多個并列設置的儲能單元，每一個儲能單元包括：充電裝置、至少一個飛輪儲能裝置和放電裝置，所述放電裝置與所述放電交流母線連接，所述充電裝置與所述充電交流母線連接，所述飛輪儲能裝置分別與所述充電裝置和所述放電裝置連接；

能量管理單元，與所述儲能單元連接，用于實時監測所述儲能單元的運行狀態，并根據所述運行狀態生成充電指令或放電指令；

協調控制單元，與所述儲能單元連接，所述協調控制單元與所述能量管理單元通信連接，所述協調控制單元用于實時采集所述儲能單元的運行數據并接收所述充電指令或放電指令，所述協調控制單元內存儲有預設充電策略和預設放電策略，當所述協調控制單元接收到充電指令時，根據所述預設充電策略和所述運行數據生成充電控制指令，控制所述充電裝置為所述飛輪儲能裝置進行充電，所述飛輪儲能裝置將電能轉化為動能存儲，當所述協調控制單元接收到放電指令時，根據所述預設放電策略和所述運行數據生成放電控制指令，控制所述放電裝置進行放電，所述飛輪儲能裝置將動能轉化為電能，為負載提供所需功率。

優選地，所述放電裝置包括：儲能變流器和變壓器，所述變壓器的高壓側與所述放電交流母線連接，所述變壓器的低壓側與所述儲能變流器的交流側連接，所述儲能變流器的直流側與所述飛輪儲能裝置連接，所述儲能變流器分別與所述能量管理單元和所述協調控制單元通信連接，所述儲能變流器用于接收所述放電控制指令，并根據所述放電控制指令控制輸出功率的大小。