一种后备式飞轮储能UPS的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种后备式飞轮储能UPS的控制方法及系统，其中，该方法包括：电网市电正常，电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电；电网市电故障，启动飞轮UPS装置为电力负载供电，并判断电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电，若未恢复正常，则继续为电力负载供电并判断飞轮UPS装置供电时间是否等于预设时间，若不等于则继续为电力负载供电，若等于则下一步；启动柴电机组为电力负载和飞轮UPS装置供电，并判断电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电，若未恢复正常，则继续为电力负载和飞轮UPS装置供电。该方法使用设备少，安装使用门槛低，效率高、响应快，并且输出电压质量高。

【技术实现步骤摘要】
一种后备式飞轮储能UPS的控制方法及系统
本专利技术涉及供电
，特别涉及一种后备式飞轮储能UPS的控制方法及系统。
技术介绍
传统UPS系统多采用蓄电池作为储能单元，具有储能密度大的优点，这使其能够为负载提供较长时间的电力供应，但其缺点在于占地面积大、故障率高、环境不友好等多方面，这限制了蓄电池储能UPS的发展。飞轮储能UPS系统将电能存储为机械能，具有高效率存储、快速充放电和环境友好等优点，特别适用于电网断电频繁的场所。飞轮储能UPS系统的工作方式分为在线双变换式、在线互动式和后备式三种。一种磁悬浮飞轮储能UPS系统集成应用方法，该系统属于在线双变换式UPS，电网市电经过AC/DC变换和DC/AC变换后再为负载供电，飞轮电池输出电压与双变换器的母线并联。这种方式能够为负载提供较高的供电质量，但是设备结构复杂、成本高，而且系统效率较低，一般不超过90％。在线互动式UPS系统也存在相同的问题。相比而言，后备式UPS系统所使用设备使用最少，供电效率高，可以达到95％以上，但是由于控制方法和采用设备的限制，其响应较慢，在电网断电后，不能迅速地为负载供电，导致供电质量不如在线式UPS高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，该方法使用设备少，安装使用门槛低，效率高、响应快，并且输出电压质量高。本专利技术的另一个目的在于提出一种后备式飞轮储能UPS的控制系统。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，包括：S1，检测电网市电是否正常；S2，若检测所述电网市电正常，则控制第一可控硅开关闭合且第二可控硅开关断开，以使所述电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电；S3，若所述电网市电故障，则控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关断开，以使所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若检测到所述电网市电恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述飞轮UPS装置继续为所述电力负载供电；S4，判断所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电的供电时间是否等于预设时间，若等于则执行S5，若不等于则继续执行S3；S5，控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关闭合，控制柴电机组为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述柴电机组继续为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电。本专利技术实施例的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，通过后备式的工作方式使飞轮UPS装置在电网市电断电后迅速的为负载供电，在飞轮UPS装置放电到达一定时间后启用柴电机组为负载供电，同时为飞轮UPS装置充电，该方法所用设备较少，安装和使用门槛低，效率高、响应快，并且输出电压质量高，为负载提供快速、不间断、高质量的电力供应。另外，根据本专利技术上述实施例的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述飞轮UPS装置包括飞轮本体和双向变流器，所述双向变流器由机侧变流器和网侧变流器组成，所述机侧变流器和所述网侧变流器通过直流母线相连。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述飞轮UPS装置的工作状态包括充电控制状态和放电控制状态，其中，所述充电控制状态包括恒转矩升速控制、恒功率升速控制和直流母线稳压控制，所述放电控制状态包括输出电压比例谐振控制和直流母线稳压控制。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述电网市电或所述柴电机组为所述飞轮UPS装置充电时，所述飞轮UPS装置为所述充电控制状态；所述飞轮UPS装置的所述充电控制状态的工作方式为：所述网侧变流器设置电压环和电流环，控制所述直流母线电压为额定电压；所述机侧变流器设置转速环和电流环，控制所述飞轮本体升速，判断所述飞轮本体的当前转速，若所述转速低于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒转矩方式升速，若所述转速高于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒功率方式升速，若所述转速等于额定转速，所述飞轮UPS装置保持浮充状态。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电时，所述飞轮UPS装置为所述放电控制状态；所述飞轮UPS装置的所述放电控制状态的工作方式为：所述网侧变流器设置电压环；所述机侧变流器设置电压环和电流环，控制所述直流母线电压保持为额定电压。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种后备式飞轮储能UPS系统，包括：电网市电通过第一电抗器、第一可控硅开关与电力负载连接，飞轮UPS装置通过LC滤波器、断路器与所述电力负载连接，柴电机组通过第二电抗器、第二可控硅开关与所述电力负载连接；在所述电网市电正常时，所述第一可控硅开关闭合且所述第二可控硅开关断开，所述电网市电为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电；在所述电网市电故障时，所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关断开，所述飞轮UPS装置在预设放电时间内为所述电力负载供电；在所述电网市电故障，所述飞轮UPS装置达到所述预设放电时间时，所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关闭合，所述柴电机组为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电本专利技术实施例的一种后备式飞轮储能UPS系统，通过后备式的工作方式使飞轮UPS装置在电网市电断电后迅速的为负载供电，在飞轮UPS装置放电到达一定时间后启用柴电机组为负载供电，同时为飞轮UPS装置充电，该系统所用设备较少，安装和使用门槛低，效率高、响应快，并且输出电压质量高，为负载提供快速、不间断、高质量的电力供应。另外，根据本专利技术上述实施例的一种后备式飞轮储能UPS系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述飞轮UPS装置或所述柴电机组为所述负载供电时，实时检测所述电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则所述电网市电为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述飞轮UPS装置包括飞轮本体和双向变流器，所述双向变流器由机侧变流器和网侧变流器组成，所述机侧变流器和所述网侧变流器通过直流母线相连。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述电网市电或所述柴电机组为所述飞轮UPS装置充电时，所述飞轮UPS装置为所述充电控制状态，所述充电控制状态包括恒转矩升速控制、恒功率升速控制和直流母线稳压控制；所述飞轮UPS装置的所述充电控制状态的工作方式：所述网侧变流器设置电压环和电流环，控制所述直流母线电压为额定电压；所述机侧变流器设置转速环和电流环，控制所述飞轮本体升速，判断所述飞轮本体的当前转速，若所述转速低于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒转矩方式升速，若所述转速高于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒功率方式升速，若所述转速等于额定转速，所述飞轮UPS装置保持浮充状态。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电时，所述飞轮UPS装置为所述放电控制状态，所述放电控制状态包括输出电压比例谐振控制和直流母线稳压控制；所述飞轮UPS装置的所述放电控制状态的工作方式为：所述网侧变流器设置电压环；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，检测电网市电是否正常；S2，若检测所述电网市电正常，则控制第一可控硅开关闭合且第二可控硅开关断开，以使所述电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电；S3，若所述电网市电故障，则控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关断开，以使所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若检测到所述电网市电恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述飞轮UPS装置继续为所述电力负载供电；S4，判断所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电的供电时间是否等于预设时间，若等于则执行S5，若不等于则继续执行S3；S5，控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关闭合，控制柴电机组为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述柴电机组继续为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电。

【技术特征摘要】
1.一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，检测电网市电是否正常；S2，若检测所述电网市电正常，则控制第一可控硅开关闭合且第二可控硅开关断开，以使所述电网市电为电力负载和飞轮UPS装置供电；S3，若所述电网市电故障，则控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关断开，以使所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若检测到所述电网市电恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述飞轮UPS装置继续为所述电力负载供电；S4，判断所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电的供电时间是否等于预设时间，若等于则执行S5，若不等于则继续执行S3；S5，控制所述第一可控硅开关断开且所述第二可控硅开关闭合，控制柴电机组为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电，以及实时检测所述电网市电是否恢复正常，若恢复正常，则执行S1，若检测到所述电网市电未恢复正常，则所述柴电机组继续为所述电力负载和所述飞轮UPS装置供电。2.根据权利要求1所述的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，所述飞轮UPS装置包括飞轮本体和双向变流器，所述双向变流器由机侧变流器和网侧变流器组成，所述机侧变流器和所述网侧变流器通过直流母线相连。3.根据权利要求2所述的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，所述飞轮UPS装置的工作状态包括充电控制状态和放电控制状态，其中，所述充电控制状态包括恒转矩升速控制、恒功率升速控制和直流母线稳压控制，所述放电控制状态包括输出电压比例谐振控制和直流母线稳压控制。4.根据权利要求3所述的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，在所述电网市电或所述柴电机组为所述飞轮UPS装置充电时，所述飞轮UPS装置为所述充电控制状态；所述飞轮UPS装置的所述充电控制状态的工作方式为：所述网侧变流器设置电压环和电流环，控制所述直流母线电压为额定电压；所述机侧变流器设置转速环和电流环，控制所述飞轮本体升速，判断所述飞轮本体的当前转速，若所述转速低于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒转矩方式升速，若所述转速高于最低工作转速，则承载所述飞轮本体的电机以恒功率方式升速，若所述转速等于额定转速，所述飞轮UPS装置保持浮充状态。5.根据权利要求3所述的一种后备式飞轮储能UPS的控制方法，其特征在于，在所述飞轮UPS装置为所述电力负载供电时，所述飞轮UPS装置为所述放电控制状态；所述飞轮UPS装置的所述放电控制状态的工作方式为：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜新建，吕静亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11