本发明专利技术公开了一种储能飞轮控制装置及入网系统，所述装置包括：电压互感器，与电网连接，用于实时采集电网的电压；控制单元，与电压互感器连接，用于根据电压互感器采集的电压，判断是否发生电网断面；电子开关矩阵，与控制单元和飞轮储能系统连接，用于当发生电网断面时，接收控制单元发出的控制信号，以使飞轮储能系统产生的高频交流电压信号进行换向；耦合变压器，分别与电子开关矩阵和电网连接，用于当发生电网断面时，向任意电压等级的电网进行无功注入，有效的实现在电网紧急状态下，快速零延迟的提供电网无功断面支撑的能力，确保电网的电压稳定，解决了高速电机瞬时并入电网产生的断面问题。生的断面问题。生的断面问题。
【技术实现步骤摘要】
储能飞轮控制装置及入网系统
[0001]本专利技术涉及储能飞轮
，尤其是涉及一种储能飞轮控制装置及入网系统。
技术介绍
[0002]电网的稳定安全是直接关系到国计民生的大问题，而随着光伏和风电等新能源接入电网比例的加大，给电网的稳定与安全带来新的挑战。当区域电网内出现瞬时故障或者冲击性负荷接入时，会给电网的电压带来瞬间的下降。当电网的电压下降的幅度大到足以引发电网的保护动作时，会造成区域性供电的中断，这就是所说的电网断面。为了有效解决电网断面的问题，需要在电网断面产生的瞬间对电网进行高容量的无功支撑，以维持电网的电压处于在一个安全的范围内。
[0003]电网目前普遍采用同步调相机的强励功能和SVG（Statle Var Generator，静止式无功发生器）的低压穿越能力实现无功支撑。但同步调相机自身是一台空载的同步发电机，运行维护的成本较高；而SVG的低压穿越能力，已经被证明对电网断面的支撑是有限的。
[0004]为了新型电网的安全，储能飞轮被引入到电网中，用来维持电网的频率稳定，提供必要的有功支撑，进行电网的一次调频。但由于飞轮自身是高速电机带动的储能设备，不能直接接入电网中，在出现电网断面时，同样不能对电网提供快速大容量的无功支撑。如何有效解决高速电机瞬时并入电网产生的断面问题是亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种储能飞轮控制装置及入网系统。
[0006]本专利技术提出的一种储能飞轮控制装置，包括：电压互感器，与电网连接，用于实时采集所述电网的电压；控制单元，与所述电压互感器连接，用于根据所述电压互感器采集的电压，判断是否发生电网断面；电子开关矩阵，与所述控制单元和飞轮储能系统连接，用于当发生所述电网断面时，接收所述控制单元发出的控制信号，以使所述飞轮储能系统产生的高频交流电压信号进行换向；耦合变压器，分别与所述电子开关矩阵和所述电网连接，用于当发生所述电网断面时，向任意电压等级的电网进行无功注入。
[0007]另外，根据本专利技术实施例的储能飞轮控制装置，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，该储能飞轮控制装置还包括：低通滤波单元，连接于所述电子开关矩阵和所述耦合变压器之间，用于滤除所述高频交流电压信号换向产生的高次谐波。
[0008]进一步地，所述电子开关矩阵包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关；
其中，所述第一电子开关的一端连接于所述低通滤波单元和所述第二电子开关的一端之间，所述第一电子开关的另一端连接于所述第三电子开关的一端与所述飞轮储能系统之间；所述第二电子开关的一端连接于所述低通滤波单元和所述第一电子开关的一端之间，所述第二电子开关的另一端连接于所述第四电子开关的一端与所述飞轮储能系统之间；所述第三电子开关的一端连接于所述第一电子开关的另一端与所述飞轮储能系统之间，所述第三电子开关的另一端连接于所述低通滤波单元和所述第四电子开关的另一端之间；所述第四电子开关的一端连接于所述第二电子开关的另一端与所述飞轮储能系统之间，所述第四电子开关的另一端连接于所述第三电子开关的另一端与所述低通滤波单元之间。
[0009]进一步地，所述第一电子开关至所述第四电子开关均为半控可控硅开关。
[0010]进一步地，所述控制单元还用于：根据电网电压的过零点将所述耦合变压器输出的高频交流电压转换成与所述电网电压同频同相的电压。
[0011]进一步地，所述第一电子开关和所述第四电子开关的分合状态相同，所述第二电子开关和所述第三电子开关的分合状态相同。
[0012]进一步地，所述控制单元用于：当所述电网的电压和所述飞轮储能系统输出的电压都为高电平时，控制所述第一电子开关和所述第四电子开关闭合，以及控制所述第二电子开关和所述第三电子开关断开。
[0013]进一步地，所述控制单元用于：当所述电网的电压为高电平，且所述飞轮储能系统输出的电压为低电平时，控制所述第一电子开关和所述第四电子开关断开，以及控制所述第二电子开关和所述第三电子开关闭合。
[0014]进一步地，所述控制单元用于：当所述电网的电压为低电平，且所述飞轮储能系统输出的电压为高电平时，控制所述第一电子开关和所述第四电子开关断开，以及控制所述第二电子开关和所述第三电子开关闭合。
[0015]进一步地，所述控制单元用于：当所述电网的电压和所述飞轮储能系统输出的电压都为低电平时，控制所述第一电子开关和所述第四电子开关闭合开，以及控制所述第二电子开关和所述第三电子开关断开。
[0016]根据本专利技术实施例的储能飞轮控制装置，充分利用高速旋转飞轮的永磁特性，当发生电网断面时，控制单元发出控制信号，控制电子开关矩阵进行动作，实现飞轮储能系统产生的高频交流电压信号的换向，同时通过耦合变压器向任意电压等级的电网进行无功注入，有效的实现在电网紧急状态下，快速零延迟的提供电网无功断面支撑的能力，即在电网暂态第一时间实现电网无功断面支撑的能力，确保电网的电压稳定，而且在后续的电网一次调频中继续有效的发挥作用，有效的解决了高速电机瞬时并入电网产生的断面问题。
[0017]针对上述存在的问题，本专利技术还提出一种储能飞轮入网系统，包括：如上述任一实施例所述的储能飞轮控制装置；飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括：飞轮双向储能逆变器、飞轮高频逆变器IPM和飞轮电机本体，其中，所述飞轮双向储能逆变器与电网连接，用于完成所述电网的交流电能和所述飞轮储能系统的直流电能之间的能量转换；所述飞轮高频逆变器IPM，与所述飞轮双向储能逆变器连接，用于完成所述飞轮储
能系统的直流电能和所述飞轮电机本体的高频交流电能之间的能量转换；所述飞轮电机本体，与所述飞轮高频逆变器IPM连接，用于完成所述飞轮电机本体的高频交流电能和机械能之间的能量转换。
[0018]根据本专利技术实施例的储能飞轮入网系统，充分利用高速旋转飞轮的永磁特性，当发生电网断面时，控制单元发出控制信号，控制电子开关矩阵进行动作，实现飞轮储能系统产生的高频交流电压信号的换向，同时通过耦合变压器向任意电压等级的电网进行无功注入，有效的实现在电网紧急状态下，快速零延迟的提供电网无功断面支撑的能力，即在电网暂态第一时间实现电网无功断面支撑的能力，确保电网的电压稳定，而且在后续的电网一次调频中继续有效的发挥作用，有效的解决了高速电机瞬时并入电网产生的断面问题。
[0019]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的储能飞轮入网系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的电网电压转换的波形示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的储能飞轮控制装置的工作原理示意图。
具体实施方式
[0021]下面详细描述本专利技术的实施例，参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种储能飞轮控制装置，其特征在于，包括：电压互感器，与电网连接，用于实时采集所述电网的电压；控制单元，与所述电压互感器连接，用于根据所述电压互感器采集的电压，判断是否发生电网断面；电子开关矩阵，与所述控制单元和飞轮储能系统连接，用于当发生所述电网断面时，接收所述控制单元发出的控制信号，以使所述飞轮储能系统产生的高频交流电压信号进行换向；耦合变压器，分别与所述电子开关矩阵和所述电网连接，用于当发生所述电网断面时,向任意电压等级的电网进行无功注入。2.根据权利要求1所述的储能飞轮控制装置，其特征在于，还包括：低通滤波单元，连接于所述电子开关矩阵和所述耦合变压器之间，用于滤除所述高频交流电压信号换向产生的高次谐波。3.根据权利要求2所述的储能飞轮控制装置，其特征在于，所述电子开关矩阵包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关；其中，所述第一电子开关的一端连接于所述低通滤波单元和所述第二电子开关的一端之间，所述第一电子开关的另一端连接于所述第三电子开关的一端与所述飞轮储能系统之间；所述第二电子开关的一端连接于所述低通滤波单元和所述第一电子开关的一端之间，所述第二电子开关的另一端连接于所述第四电子开关的一端与所述飞轮储能系统之间；所述第三电子开关的一端连接于所述第一电子开关的另一端与所述飞轮储能系统之间，所述第三电子开关的另一端连接于所述低通滤波单元和所述第四电子开关的另一端之间；所述第四电子开关的一端连接于所述第二电子开关的另一端与所述飞轮储能系统之间，所述第四电子开关的另一端连接于所述第三电子开关的另一端与所述低通滤波单元之间。4.根据权利要求3所述的储能飞轮控制装置，其特征在于，所述第一电子开关至所述第四电子开关均为半控可控硅开关。5.根据权利要求1所述的储能飞轮控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于：根据电网电压的过零点将所述耦合变压器输出的高频交流电压转换成与所述电网电压同频同相的电压。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆源，李文东，王智洋，程祥，王聪，谢洪生，李海超，阎放，
申请(专利权)人：沈阳微控新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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