[實用新型]一種儲能飛輪并聯陣列系統

有效

• 申請號: 202020911036.6
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN212114799U
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 安俊佶;王志強
• 申請（專利權）人: 華馳動能（北京）科技有限公司
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30;H02J3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本實用新型涉及一種儲能飛輪并聯陣列系統，儲能飛輪陣列包括多個儲能飛輪、一體化飛輪儲能變流器、并網開關；還包括EtherCAT總線和公共交流母線；每個儲能飛輪通過一體化飛輪儲能變流器及并網開關連接到公共交流母線，儲能飛輪陣列的每個一體化飛輪儲能變流器之間通過EtherCAT總線進行連接形成通訊網絡。一體化飛輪儲能變流器基于ZYNQ平臺，實現了單臺飛輪充放電控制、磁懸浮軸承控制、主控系統三控一體化設計，簡化了飛輪控制系統間復雜的通訊設計，降低了硬件成本的同時，提高了系統的可靠性。

技術領域

本實用新型屬于電力領域，涉及一種大電量高功率儲能飛輪并聯陣列系統。

背景技術

傳統的儲能調頻在電力系統調頻等領域已經無法滿足大功率高頻次充放電的系統要求，儲能飛輪依靠其單體大功率、充放電壽命長、免維護、安全無燃爆、配套環境要求低等顯著特征，逐漸受到電力系統調頻、軌道交通、特種裝備等領域的歡迎和認可。

為滿足用戶的儲電量和功率兩方面需求，儲能飛輪系統在工業領域的應用多數是以多臺飛輪并聯組成飛輪陣列的形式體現。每臺儲能飛輪都是一種大慣量高速旋轉儲能體，儲存能量的多少是通過與儲能體連接為一體的轉軸的線速度來表示。由于時間累積誤差存在和單體功耗的差異性，在進行充放電過程中，會造成每臺飛輪的儲電量略有不同，或者飛輪陣列中某一臺飛輪出現故障停機，會導致飛輪陣列整體無法正常工作，目前現有專利給陣列中的每臺飛輪下發充放電指標多是默認飛輪狀態一致，但在實際工況下，頻繁充放電必然會導致每臺飛輪狀態不一致，通過功率平均分配的方式顯然不合理，無法使儲能飛輪陣列達到最優動態性能的狀態。久而久之更會導致飛輪陣列中的每臺飛輪特性差異越來越大，影響飛輪陣列的使用壽命。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型所提出的技術方案是：一種儲能飛輪并聯陣列系統，所述儲能飛輪陣列包括多個儲能飛輪、一體化飛輪儲能變流器、并網開關；還包括EtherCAT總線和公共交流母線；每個儲能飛輪通過一體化飛輪儲能變流器及并網開關連接到公共交流母線，儲能飛輪陣列的每個一體化飛輪儲能變流器之間通過EtherCAT總線進行連接形成通訊網絡；所述EtherCAT總線連接到上級系統，儲能飛輪陣列中的每臺飛輪通過地腳螺栓固定到各自的地坑中。

進一步的，上電后每個飛輪為自動懸浮狀態。

進一步的，一體化飛輪儲能變流器基于Xilinx的ZYNQ平臺，ZYNQ是采用雙核ARM-A9+FPGA的架構，一體化飛輪儲能變流器包括三控一體化的控制單元、背靠背式的雙向變流器、預充電電阻、繼電器、電容池和散熱系統。所述控制單元、背靠背式的雙向變流器、預充電電阻、繼電器、電容池之間電連接。

進一步的，陣列中的每臺飛輪通過各自連接的一體化飛輪儲能變流器的EtherCAT總線相互通信，同時也通過EtherCAT總線連接到遠程控制系統。

進一步的，所述并網開關采用STS靜態切換開關，STS靜態切換開關包括可控硅、斷路器和控制板。保證負載可靠供電的同時又能保證STS在不同相切換時的安全性。

進一步的，公共交流母線的接口是380VAC電網。

進一步的，所述一體化飛輪儲能變流器的R、S、T三個端子子通過接線方式與并網開關連接到電網側，一體化飛輪儲能變流器的U、V、W三個端子與飛輪連接。

有益效果：