一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102780230A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102780230A(43)申请公布日2012.11.14(21)申请号201210238125.9(22)申请日2012.07.09(71)申请人中国科学院电工研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条6号(72)发明人周龙唐西胜刘文军齐智平(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人关玲(51)Int.Cl.H02J3/30(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书77页页附图附图44页(54)发明名称一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统(57)摘要一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统，由公共交流母线、并网静态开关、飞轮阵列控制器以及至少两个以上的飞轮储能单元及其单元控制器组成。每个飞轮储能单元的内部结构和参数特性完全一致。以电流源的方式并入公共交流母线，且并入的单元数量可随意增减。本发明飞轮阵列储能系统采用层级控制模式，作为上层控制器的飞轮阵列控制器计算维持交流电网功率平衡所需的功率，并利用协调控制算法将该功率分配至每一个飞轮储能单元控制器；作为下层控制器的单元控制器根据得到的功率指令，利用飞轮储能单元控制方法控制电网侧功率变换电路、飞轮电机侧功率变换电路和永磁同步电机向交流电网吸收或者释放功率。CN102783ACN102780230A权利要求书1/3页1.一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统,其特征在于，所述的飞轮阵列储能系统(105）由一条公共交流母线(200)，一个并网静态开关(104)，一个飞轮阵列控制器(400)，以及两个以上的飞轮储能单元及其单元控制器组成；所述的飞轮储能单元均包含三个交流侧引出端；所述公共交流母线(200)由A相(200a)、B相(200b)和C相(200c)组成，每个飞轮储能单元的交流侧第一引出端与公共交流母线(200)的A相(200a)连接，飞轮储能单元的交流侧第二引出端与公共交流母线(200)的B相(200b)连接，飞轮储能单元的交流侧第三引出端与公共交流母线(200)的C相(200c)连接；所述的并网静态开关(104)由A相回路开关(104a)、B相回路开关(104b)和C相回路开关(104c)组成；公共交流母线(200)的A相(200a)经过并网静态开关(104)的A相回路开关(104a)接入交流电网(100)的A相(101)，公共交流母线(200)的B相(200b)经过并网静态开关(104)的B相回路开关(104b)接入交流电网(100)的B相(102)，公共交流母线(200)的C相(200c)经过并网静态开关(104)的C相回路开关(104c)接入交流电网(100)的C相(103)；所述的飞轮阵列控制器(400)通过通信控制信号线与各个飞轮储能单元的单元控制器连接，并利用工业以太网协议完成飞轮阵列控制器(400)与各个飞轮储能单元的单元控制器之间，以及各个飞轮储能单元的单元控制器之间的信号传输。2.根据权利要求1所述的一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统，其特征在于：所述的飞轮储能单元由LCL滤波器(410)、电网侧双向功率变换电路(417)、飞轮电机侧双向功率变换电路(425)、制动单元(420)、永磁同步电机(429)、支撑轴承(430)，以及飞轮转子(431)组成；所述的电网侧双向功率变换电路(417)和飞轮电机侧双向功率变换电路(425)均各自包含直流侧和交流侧引出端，电网侧双向功率变换电路(417)的交流侧第一引出端(414)与LCL滤波器(410)的三相输入端中的第一引出端(432)连接，电网侧双向功率变换电路(417)的交流侧第二引出端(415)与LCL滤波器(410)的三相输入端中的第二引出端(433)连接，电网侧双向功率变换电路(417)的交流侧第三引出端(416)与LCL滤波器(410)的三相输入端中的第三引出端(434)连接；LCL滤波器(410)的三相输出端中的第一引出端(411)作为第一飞轮储能单元(300)的交流侧第一引出端；LCL滤波器(410)的三相输出端中的第二引出端(412)作为第一飞轮储能单元(300)的交流侧第二引出端；LCL滤波器(410)的三相输出端中的第三引出端(413)作为第一飞轮储能单元(300)的交流侧第三引出端；电网侧双向功率变换电路(417)的直流侧第一引出端(418)和飞轮电机侧双向功率变换电路(425)的直流侧第一引出端(423)连接，电网侧双向功率变换电路(417)的直流侧第二引出端(419)与飞轮电机侧双向功率变换电路(425)的直流侧第二引出端(424)连接；飞轮电机侧双向功率变换电路(425)的交流侧第一引出端(426)与永磁同步电机(429)的A