A flywheel energy storage array is composed of a first network side bidirectional DC/AC converter (3), a first flywheel group (14) and a m flywheel group (15); a first flywheel group (14) is composed of a first flywheel motor (41), a second flywheel motor (42), a nth flywheel motor (43), a first machine side bidirectional DC/AC converter (21), a second machine side bidirectional DC/AC converter (22), and a second machine side bidirectional DC/AC converter (22). The n side bidirectional DC/AC converter (23) is composed of the n+1 flywheel motor (51), the n+2 flywheel motor (52), the 2n flywheel motor (53), the n+1 side bidirectional DC/AC converter (31), the n+2 side bidirectional DC/AC converter (32) and the 2n side bidirectional DC/AC converter (33). The energy exchange between the flywheel motor and the power grid is realized by the series-parallel connection of the single flywheel motor and the converter.
【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能阵列及其能量均衡控制方法
本专利技术涉及一种飞轮储能阵列拓扑结构及其能量均衡控制方法。
技术介绍
飞轮储能是一种以旋转动能的形式存储电能的储能装置。其工作原理是将多余的电能转变为高速旋转的飞轮转子的动能存储下来；在需要电能的时候，再将飞轮转子的动能转变为电能释放出来。和传统的化学电池相比，飞轮电池具有高能量密度，充放电时间短和长寿命等优点，所以满足了当今世界对环保，高效能源的需求。飞轮电池在混合动力车、电力系统调峰等等领域都有十分广阔的应用前景。现代飞轮储能系统是一种在机械能和电能之间进行能量转换的储能装置，以高速旋转的飞轮转子的旋转动能的形式储存能量的。和传统的化学电池类似，飞轮电池的工作过程也可以分为“充电”和“放电”两种模式。但是和化学电池不同的是，飞轮电池的“充放电”是由发电/电动机及与其连成一体的飞轮转子完成的，即是由同一个电机分别工作在其“电动”和“发电”状态实现的。国外专利WO03049249A1公开了一种至少由两个飞轮储能系统构成的备用电源，该电源经过一个固定容量的逆变器将飞轮储存的电能并入交流电网。这种电源无法直接用于直流电网，而且系...
【技术保护点】
1.一种飞轮储能阵列，其特征在于：所述的飞轮储能阵列由第一网侧双向DC/AC变换器(3)、第一飞轮群组(14)和第m飞轮群组(15)组成；第一飞轮群组(14)由第一飞轮电机(41)、第二飞轮电机(42)、第n飞轮电机(43)、第一机侧双向DC/AC变换器(21)、第二机侧双向DC/AC变换器(22)、第n机侧双向DC/AC变换器(23)组成；第m飞轮群组(15)由第n+1飞轮电机(51)、第n+2飞轮电机(52)、第2n飞轮电机(53)、第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)、第n+2机侧双向DC/AC变换器(32)、第2n机侧双向DC/AC变换器(33)组成；其中，m取...
【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能阵列，其特征在于：所述的飞轮储能阵列由第一网侧双向DC/AC变换器(3)、第一飞轮群组(14)和第m飞轮群组(15)组成；第一飞轮群组(14)由第一飞轮电机(41)、第二飞轮电机(42)、第n飞轮电机(43)、第一机侧双向DC/AC变换器(21)、第二机侧双向DC/AC变换器(22)、第n机侧双向DC/AC变换器(23)组成；第m飞轮群组(15)由第n+1飞轮电机(51)、第n+2飞轮电机(52)、第2n飞轮电机(53)、第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)、第n+2机侧双向DC/AC变换器(32)、第2n机侧双向DC/AC变换器(33)组成；其中，m取值为储能阵列总容量与群组容量比值，n取值为直流母线电压和机侧双向DC/AC变换器直流电压比值；第一网侧双向DC/AC变换器(3)的第一引出端子、第二引出端子和第三引出端子与交流电网相连接；第一网侧双向DC/AC变换器(3)的第四引出端子、第一机侧双向DC/AC变换器(21)的第一引出端子和第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的第一引出端子在直流母线第一连接点(1)连接；第一网侧双向DC/AC变换器(3)的第五引出端子、第n机侧双向DC/AC变换器(23)的第二引出端子和第2n机侧双向DC/AC变换器(33)的第二引出端子在直流母线第二连接点(2)连接；第一机侧双向DC/AC变换器(21)的第二引出端子和第二机侧双向DC/AC变换器(22)的第一引出端子在第三连接点(3)连接；第二机侧双向DC/AC变换器(22)的第二引出端子在第四连接点(4)连接；第n机侧双向DC/AC变换器(23)的第一引出端子在第五连接点(5)连接；第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的第二引出端子和第n+2机侧双向DC/AC变换器(32)的第一引出端子在第六连接点(6)连接；第n+2机侧双向DC/AC变换器(32)的第二引出端子在第七连接点(7)连接；第2n机侧双向DC/AC变换器(33)的第一引出端子在第八连接点(8)连接；第一机侧双向DC/AC变换器(21)的交流引出端子和第一飞轮电机(41)的交流引出端子相连接；第二机侧双向DC/AC变换器(22)的交流引出端子和第二飞轮电机(42)的交流引出端子相连接；第n机侧双向DC/AC变换器(23)的交流引出端子和第n飞轮电机(43)的交流引出端子相连接；第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的交流引出端子和第n+1飞轮电机(51)的交流引出端子相连接；第n+2机侧双向DC/AC变换器(32)的交流引出端子和第n+2飞轮电机(52)的交流引出端子相连接；第2n机侧双向DC/AC变换器(33)的交流引出端子和第2n飞轮电机(53)的交流引出端子相连接。2.按照权利要求1所述的飞轮储能阵列，其特征在于：第一网侧双向DC/AC变换器(3)通过电压环控制稳定直流母线第一连接点(1)和第二连接点(2)之间电压；第一飞轮群组(14)和第二飞轮群组(15)采用双层控制：第一层控制保证群组之间均流；检测第一机侧双向DC/AC变换器(21)的第一引出端子电流和第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的第一引出端子电流，当第一机侧双向DC/AC变换器(21)的第一引出端子电流大于第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的第一引出端子电流，减小第一飞轮群组(14)的电流，当第一机侧双向DC/AC变换器(21)的第一引出端子电流小于第n+1机侧双向DC/AC变换器(31)的第一引出端子电流，增加第一飞轮群组(14)的电流；第二层控制是第一飞轮群组(14)和第二飞轮群组(15)内部的电压均衡控制，保证机侧双向DC/AC变换器的直流输出电压均衡；当第一机侧双向DC/AC变换器(21)的直流输出电压大于额定值时，增加第一机侧双向DC/AC变换器(21)的功率，当第一机侧双向DC/AC变换器(21)的直流输出电压小于额定值时，减少第一机侧双向DC/AC变换器(21)的功率。3.按照权利要求1所述的飞轮储能阵列，其特征在于：当飞轮群组内部飞轮电机能量不均衡时，通过控制机侧双向DC/AC变换器的功率指令，使得飞轮电机剩余能量均衡；当飞轮储能向电网提供能量时，第一飞轮电机(41)剩余能量最多，则增加第一机侧双向DC/AC变换器(31)的输出功率，增加第一机侧双向DC/AC变换器(31)的直流输出电压值；当飞轮储能从电网吸收能量时，第一飞轮电机(41)剩余能量最多，则减少第一机侧双向DC/AC变换器(21)的输入功率，减少第一机侧双向DC/AC变换器(21)的直流输出电压值。4.按照权利要求1所述的飞轮储能阵列，其特征在于：当飞轮群组内部飞轮电机容量配比不均衡时，机侧双向DC/AC变换器直流侧输出电压根据容量配比进行直流电压控制；当第一飞轮电机(41)和第二飞轮电机(42)的容量配比是1：n时，则第一机侧双向DC/AC变换器(21)和第二机侧双向DC/AC变换器(22)的直流侧输出电压比值为n：1。5.按照权利要求1所述的飞轮储能阵列，其特征在于：飞轮电机充放电过程中，第一网侧双向DC/AC变换器(3)稳定直流母线电压，第一机侧双向DC/AC变换器(21)、第二机侧双向DC/AC变换器(22)、第n机侧双向DC/AC变换器(23)...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦统振，尹靖元，霍群海，吴理心，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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