基于飞轮储能的脉冲功率电源系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110504700A(43)申请公布日2019.11.26(21)申请号201910639114.3(22)申请日2019.07.16(71)申请人沈阳微控新能源技术有限公司地址110000辽宁省沈阳市经济技术开发区开发二十五号路91-Z16号(72)发明人江卫良张庆源陈烨(74)专利代理机构深圳国新南方知识产权代理有限公司44374代理人周雷(51)Int.Cl.H02J3/30(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于飞轮储能的脉冲功率电源系统及控制方法(57)摘要本发明涉及脉冲功率电源供电技术领域，具体涉及一种基于飞轮储能的脉冲功率电源系统及控制方法。该脉冲功率电源系统包括：储能单元、能量管理单元和协调控制单元。本发明实施例提供的脉冲功率电源系统一方面通过飞轮阵列的集成方式可根据需求构建兆瓦级、十兆瓦级甚至百兆瓦级的大功率脉冲功率电源系统，另一方面采用模块化设计，配置灵活，安装快捷，建设周期短，运维简单，扩容方便，可满足多种应用场景下的脉冲功率电源需求，其控制方法采用能量管理单元监控管理整套系统，实现稳态控制功能，保障系统安全可靠运行；同时采用协调控制单元实现暂态控制功能，可根据不同的应用场景制定相应的控制策略，合理控制飞轮阵列的协调运行。CN110504700ACN110504700A权利要求书1/2页1.一种基于飞轮储能的脉冲功率电源系统，分别与充电交流母线和放电交流母线连接，所述放电交流母线连接有负载，其特征在于，该脉冲功率电源系统包括：多个并列设置的储能单元，每一个储能单元包括：充电装置、至少一个飞轮储能装置和放电装置，所述放电装置与所述放电交流母线连接，所述充电装置与所述充电交流母线连接，所述飞轮储能装置分别与所述充电装置和所述放电装置连接；能量管理单元，与所述储能单元连接，用于实时监测所述储能单元的运行状态，并根据所述运行状态生成充电指令或放电指令；协调控制单元，与所述储能单元连接，所述协调控制单元与所述能量管理单元通信连接，所述协调控制单元用于实时采集所述储能单元的运行数据并接收所述充电指令或放电指令，所述协调控制单元内存储有预设充电策略和预设放电策略，当所述协调控制单元接收到充电指令时，根据所述预设充电策略和所述运行数据生成充电控制指令，控制所述充电装置为所述飞轮储能装置进行充电，所述飞轮储能装置将电能转化为动能存储，当所述协调控制单元接收到放电指令时，根据所述预设放电策略和所述运行数据生成放电控制指令，控制所述放电装置进行放电，所述飞轮储能装置将动能转化为电能，为负载提供所需功率。2.根据权利要求1所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述放电装置包括：储能变流器和变压器，所述变压器的高压侧与所述放电交流母线连接，所述变压器的低压侧与所述储能变流器的交流侧连接，所述储能变流器的直流侧与所述飞轮储能装置连接，所述储能变流器分别与所述能量管理单元和所述协调控制单元通信连接，所述储能变流器用于接收所述放电控制指令，并根据所述放电控制指令控制输出功率的大小。3.根据权利要求1所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述充电装置包括单向功率变换模块和充电电源，所述单向功率变换模块的交流侧和所述充电电源均与所述充电交流母线连接，所述单向功率变换模块与所述能量管理单元和所述协调控制单元通信连接，所述单向功率变换模块用于将所述充电电源的交流电转化为直流电为所述飞轮储能装置充电，所述单向功率变换模块接收所述充电控制指令，并根据所述充电控制指令控制输出功率的大小。4.根据权利要求2或3所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述飞轮储能装置包括：飞轮控制器和依次连接的双向功率变换模块、飞轮电机、飞轮机构，所述双向功率变换模块的交流侧与所述飞轮电机连接，所述双向功率变换模块的直流侧与所述储能变流器的直流侧连接，所述飞轮控制器分别与所述双向功率变换模块、单向功率变换模块以及所述储能变流器通信连接，充电时，所述飞轮控制器根据所述单向功率变换模块的输出功率控制所述双向功率变换模块的充电功率，放电时，所述飞轮控制器根据所述储能变流器的输出功率控制所述双向功率变换模块的放电功率。5.根据权利要求4所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述飞轮储能装置设置多个，多个所述飞轮储能装置采用并联的方式分别连接所述放电装置和所述充电装置。6.根据权利要求1所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述预设充电策略包括预设时序充电策略和预设同步充电策略。7.根据权利要求1所述的脉冲功率电源系统，其特征在于，所述负载与所述放电交流母线之间连接有整流器。2CN110504700A权利要求书2/2页8.一种基于飞轮储能的脉冲功率电源系统的控制方法，其特征在于，所述控