本发明专利技术公开了一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统及其控制方法，包括飞轮机构、转子支撑机构、飞轮电机和控制器，转子支撑机构安装在飞轮机构上，转子支撑机构用于对飞轮机构内的飞轮转子进行轴向混合支撑，飞轮电机通过螺栓安装在飞轮机构的底部，飞轮电机用于驱动飞轮机构内的飞轮转子进行转动，控制器安装在飞轮机构上，控制器通过转子支撑机构控制飞轮机构的运行，本发明专利技术中控制器通过调节磁悬浮模块的通电电流大小，进而调节磁悬浮模块对飞轮转子产生的电磁拉力，确保磁悬浮模块的磁拉力始终等于飞轮转子的自身重力，解决飞轮转子在运行过程中出现受力不稳定的问题，保证飞轮电池储能系统运行的可靠性和稳定性。储能系统运行的可靠性和稳定性。储能系统运行的可靠性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统及其控制方法
[0001]本专利技术属于飞轮电池储能
，具体涉及一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]飞轮电池储能是一种可以将电能转化成飞轮的旋转动能并加以储存的新型高效机械储能技术，飞轮电池储能系统主要结构包括飞轮转子、飞轮轴承系统、飞轮电机以及控制系统，为降低飞轮电池储能系统转子的摩擦损耗，提升飞轮电池储能系统的效率和可靠性，目前市场上的飞轮电池储能系统产品主要采用径向电磁轴承与传统机械轴承耦合的支撑形式，径向电磁轴承主要为转子提供在圆周方向上的径向约束，保障转子在高速运行过程中的稳定性，为实现上述目标，飞轮电机的转轴通常要与飞轮转子同轴设计，在飞轮转子上下两端设置两处及以上径向电磁轴承，同时需尽可能减小电磁轴承在支撑过程中与转轴之间气隙尺寸，随着飞轮电池储能技术朝着高转速、高转动惯量、动态运行稳定可控的方向发展，现有的飞轮电池储能系统存在以下缺点：1、现有的飞轮电池储能系统中磁悬浮轴承在圆周方向稳定性和可靠性不足，导致飞轮转子在运行过程中出现受力不稳定的情况，出现磁悬浮轴承失效和整个飞轮电池储能系统失效的问题；2、现有的飞轮电池储能系统中飞轮电机的转轴通常与飞轮转子同轴设计，使得飞轮电池储能系统中的飞轮电机在结构上不具备模块化功能，导致飞轮电池储能系统不能实现模块化拆装；为了解决上述飞轮电池储能系统的问题，我们提出一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统及其控制方法。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，包括飞轮机构、转子支撑机构、飞轮电机和控制器，所述转子支撑机构安装在所述飞轮机构上，所述转子支撑机构用于对所述飞轮机构内的飞轮转子进行轴向混合支撑，所述飞轮电机通过螺栓安装在所述飞轮机构的底部，所述飞轮电机用于驱动所述飞轮机构内的所述飞轮转子进行转动，所述控制器安装在所述飞轮机构上，所述控制器通过所述转子支撑机构控制所述飞轮机构的运行。
[0005]优选的，所述飞轮机构包括飞轮转子、飞轮壳体、上端盖和下端盖，所述飞轮壳体、所述上端盖和所述下端盖之间形成转子容腔，所述飞轮转子安装在所述转子容腔内。
[0006]优选的，所述飞轮壳体、所述上端盖和所述下端盖之间通过螺栓连接，所述飞轮壳体、所述上端盖和所述下端盖的连接处密封，且所述转子容腔为密封腔体。
[0007]优选的，所述转子支撑机构包括上轴承、下轴承和磁悬浮模块；所述上轴承安装在所述上端盖上，且所述上轴承通过转轴与所述飞轮转子连接，所述下轴承安装在所述下端盖上，且所述下轴承通过所述飞轮电机的转轴与所述飞轮转子连接。
[0008]优选的，所述飞轮电机为永磁同步电机，所述飞轮电机的转轴与所述飞轮转子的转轴通过花键连接。
[0009]优选的，所述磁悬浮模块设置有若干个，若干个所述磁悬浮模块呈圆形阵列安装在所述上端盖上；所述磁悬浮模块通过安装座安装在所述上端盖上，所述安装座通过螺栓与所述上端盖连接。
[0010]优选的，所述上端盖和所述下端盖上对应所述上轴承和所述下轴承的位置处均设置有压力传感器，所述压力传感器用于实时监测所述飞轮转子运行过程中受到所述磁悬浮模块轴向电磁拉力下对所述上轴承和所述下轴承的轴向压力。
[0011]优选的，所述控制器通过螺栓安装在所述上端盖上，且所述磁悬浮模块和所述压力传感器均与所述控制器连接。
[0012]优选的，所述飞轮机构的底部设置有支撑底座。
[0013]一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统的控制方法，包括如下步骤：A：飞轮机构工作前，通过真空泵抽取飞轮壳体、上端盖和下端盖之间形成的转子容腔内的空气，使转子容腔形成真空状态；B：飞轮机构工作时，对其中一组磁悬浮模块通电，其余磁悬浮模块备用，并通过控制器调节磁悬浮模块的通电电流大小，使得磁悬浮模块对飞轮转子产生与其重力相当的电磁拉力，使飞轮转子在转子容腔处于悬浮状态，当通电的磁悬浮模块发生故障时，控制器自动切换到备份的磁悬浮模块，实现飞轮转子的正常转换运行；C：充电模式下，通过飞轮电机带动飞轮转子转动，当飞轮转子的转速到达额定转速后，飞轮转子在转子容腔的真空环境下以恒定转速持续旋转；D：在飞轮转子运行过程中，压力传感器会实时监测飞轮转子运行过程中受到磁悬浮模块轴向电磁拉力下对上轴承和下轴承的轴向压力，并将压力传感器实时监测的压力数据传输给控制器，控制器通过调节磁悬浮模块的通电电流大小，进而调节磁悬浮模块对飞轮转子产生的电磁拉力，进而实现控制器通过转子支撑机构对飞轮机构的闭环控制。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中设置有压力传感器和若干个磁悬浮模块，在飞轮转子运行过程中，压力传感器会实时监测飞轮转子运行过程中受到磁悬浮模块轴向电磁拉力下对上轴承和下轴承的轴向压力，并将压力传感器实时监测的压力数据传输给控制器，控制器通过调节磁悬浮模块的通电电流大小，进而调节磁悬浮模块对飞轮转子产生的电磁拉力，确保磁悬浮模块的磁拉力始终等于飞轮转子的自身重力，解决飞轮转子在运行过程中出现受力不稳定的问题，保证飞轮电池储能系统运行的可靠性和稳定性；2、通过磁悬浮模块调节飞轮转子的轴向磁拉力，控制飞轮转子对上轴承和下轴承的轴向载荷，减小飞轮转子的工作损耗，延长上轴承和下轴承的使用寿命，进一步提高飞轮电池储能系统运行的可靠性和稳定性；
3、本专利技术中飞轮电机采用模块化结构设计，且通过螺栓安装在飞轮机构上，同时飞轮电机的转轴与飞轮转子的转轴通过花键连接，飞轮电机与飞轮转子在结构上实现解耦，可根据飞轮电池不同功率等级下的应用场景选配相应功率的飞轮电机，且上端盖、飞轮电机的转轴与飞轮转子的转轴实现解耦，减小飞轮转子端部径向尺寸，提高飞轮机构内部集成度,在不影响飞轮转子功能基础上实现模块化拆装，提升飞轮电池储能系统的运行稳定性；4、本专利技术中设有若干个磁悬浮模块，其中一组磁悬浮模块通电，其余磁悬浮模块备用，并通过控制器调节磁悬浮模块的通电电流大小，使得磁悬浮模块对飞轮转子产生与其重力相当的电磁拉力，使飞轮转子在转子容腔处于悬浮状态，当通电的磁悬浮模块发生故障时，控制器自动切换到备份的磁悬浮模块，实现飞轮转子的正常转换运行，提升飞轮电池储能系统的可靠性；5、本专利技术中的磁悬浮模块与传统的径轴向磁悬浮轴承相比成本低，轴向磁悬浮模块对上轴承和下轴承的承载能力提高，且结构简单，体积小，装配集成度高。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为本专利技术的剖视结构示意图；图3为本专利技术的立体结构示意图；图4为本专利技术的主视结构示意图；图5为本专利技术的俯视结构示意图。
[0016]图中：1、飞轮机构；101、飞轮转子；102、飞轮壳体；103、上端盖；104、下端盖；105、转子容腔；2、转子支撑机构；201、上轴承；202、下轴承；203、磁悬浮模块；204、安装座；3、飞轮电机本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于，包括飞轮机构（1）、转子支撑机构（2）、飞轮电机（3）和控制器（4），所述转子支撑机构（2）安装在所述飞轮机构（1）上，所述转子支撑机构（2）用于对所述飞轮机构（1）内的飞轮转子（101）进行轴向混合支撑，所述飞轮电机（3）通过螺栓安装在所述飞轮机构（1）的底部，所述飞轮电机（3）用于驱动所述飞轮机构（1）内的所述飞轮转子（101）进行转动，所述控制器（4）安装在所述飞轮机构（1）上，所述控制器（4）通过所述转子支撑机构（2）控制所述飞轮机构（1）的运行。2.根据权利要求1所述的一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于：所述飞轮机构（1）包括飞轮转子（101）、飞轮壳体（102）、上端盖（103）和下端盖（104），所述飞轮壳体（102）、所述上端盖（103）和所述下端盖（104）之间形成转子容腔（105），所述飞轮转子（101）安装在所述转子容腔（105）内。3.根据权利要求2所述的一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于：所述飞轮壳体（102）、所述上端盖（103）和所述下端盖（104）之间通过螺栓连接，所述飞轮壳体（102）、所述上端盖（103）和所述下端盖（104）的连接处密封，且所述转子容腔（105）为密封腔体。4.根据权利要求3所述的一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于：所述转子支撑机构（2）包括上轴承（201）、下轴承（202）和磁悬浮模块（203）；所述上轴承（201）安装在所述上端盖（103）上，且所述上轴承（201）通过转轴与所述飞轮转子（101）连接，所述下轴承（202）安装在所述下端盖（104）上，且所述下轴承（202）通过所述飞轮电机（3）的转轴与所述飞轮转子（101）连接。5.根据权利要求4所述的一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于：所述飞轮电机（3）为永磁同步电机，所述飞轮电机（3）的转轴与所述飞轮转子（101）的转轴通过花键连接。6.根据权利要求4所述的一种模块化磁悬浮飞轮电池储能系统，其特征在于：所述磁悬浮模块（203）设置有若干个，若干个所述磁悬浮模块（203）呈圆形阵列安装在所述上端盖（103）上；所述磁悬浮模块（203）通过安装座（204）安装在所述上端盖（103）上，所述安装座（204）通过螺栓与所述上端盖（103）连接。7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，陈玮，韩建斌，周洋，宣正骁，林健，尹倩，李丽，
申请(专利权)人：江苏交科能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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