一种双馈飞轮转动惯量获取方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双馈飞轮转动惯量获取方法，包括：S1.获取双馈电机的实时功率值P，绘制P

【技术实现步骤摘要】
一种双馈飞轮转动惯量获取方法和装置


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其是一种双馈飞轮转动惯量获取方法和装置。

技术介绍

[0002]双馈飞轮是一种由双馈电机和飞轮通过轴连接组成的新型储能装置，通过双馈电机实现电网电能和飞轮动能之间的能量双向交互。
[0003]随着风力发电等新能源的发展，克服新能源的发电波动性，以降低新能源并网后对电网稳定性和安全性的影响，一直是新能源并网工作的主要研究方向。双馈飞轮作为一种新型的储能装置，可以响应新能源的波动性，通过双馈电机的作用提供持续稳定的能量转化过程，因此可提高新能源电网的电能质量。同时双馈飞轮还具有快速的响应时间、很长的充放电寿命等诸多优点，因此双馈飞轮储能系统在电网系统中的应用越来越广泛。
[0004]其中，飞轮的转动惯量决定了双馈飞轮所能存储的电能，同时飞轮的转动惯还影响着双馈飞轮系统的响应速度，因此测量双馈飞轮的转动惯量对于双馈飞轮的应用意义重大。
[0005]飞轮的转动惯量通常基于飞轮的结构尺寸计算得到，但是由于双馈飞轮储能系统是一组同时具有双馈电机和飞轮的复杂装置，因此很难在后期精确测量飞轮的结构尺寸，因此也就很难通过飞轮的结构尺寸精确计算得到飞轮的转动惯量。现有技术通常采用钢丝悬挂法或者辅助摆锤法进行测量，但是钢丝悬挂法或者辅助摆锤法都需要将飞轮单独拆下，不仅需要停机测量，而且还有很大的不便性，尤其是针对自重较大的大型飞轮时，拆装难度极大。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种双馈飞轮转动惯量获取方法，包括：
[0007]S1.获取双馈电机的实时功率值P，绘制P
‑
T曲线。定时或实时测量飞轮转动转速n。
[0008]S2.划定时间段，时间段起始时间点为0时刻，时间段末端时间点为t时刻。
[0009]S3.根据计算式得到时间段内双馈飞轮输入或输出的总功率W1。
[0010]S4.根据W1＝η*W2，得到飞轮产生的总机械能W2，其中η为效率因子。
[0011]S5.获取0时刻的飞轮角速度ω1和t时刻的角速度ω2。根据得到飞轮的转动惯量J。
[0012]进一步的，步骤S1中P
‑
T曲线的绘制方法包括：
[0013]实时测量双馈电机定子功率P1和转子功率P2，并根据P1和P2分别绘制P1‑
T曲线和P2‑
T曲线。
[0014]将P1‑
T曲线和P2‑
T曲线在相同时间轴上进行叠加，得到所述P
‑
T曲线。
[0015]进一步的，所述定子功率P1根据定子与电网连接的线组上直接测量得到瞬时电压
电流后计算得到，电流方向自双馈电机流向电网时，定子功率P1取正。
[0016]进一步的，所述转子功率P2根据在机侧变流器之前采集得到的瞬时电压电流后计算得到，电流方向自双馈电机流向电网时，转子功率P2取正。
[0017]进一步的，步骤S2中划定的时间段为P
‑
T曲线中P值恒为正或P值恒为负的时间段。其中以双馈电机向电网输出功率为P值的正值。
[0018]进一步的，步骤S2中划定的时间段为m段，每一时间段的起始时间点为0
m
时刻，时间段末端时间点为t
m
时刻。步骤S5得到m时间段的转动惯量为J
m
。取J＝(∑Jm)/m，得到转动惯量J。
[0019]进一步的，步骤S5中获取0时刻的飞轮角速度ω1和t时刻的角速度ω2的方法包括：测量得出飞轮在0时刻的转速n1和t时刻的转速n2，通过ω＝2πn计算出0时刻的角速度ω1和t时刻的角速度ω2。
[0020]进一步的，步骤S3中当W1≥500KW时，步骤S4中的η取值为1。
[0021]此外，本专利技术的目的之二在于提供一种双馈飞轮转动惯量获取装置，包括设置在双馈电机定子与电网连接线上的第一电流电压仪、设置双馈电机转子与变频器之间的第二电流电压仪、监测飞轮转速的转速传感器和后端处理系统。
[0022]其中：
[0023]第一电流电压仪获取定子与电网之间的瞬时电流、电压、电流流动方向，并发送至后端处理系统。
[0024]第二电流电压仪器获取转子与变频器之间的瞬时电流、电压、电流流动方向，并发送至后端处理系统。
[0025]转速传感器获取飞轮转速，并发送至后端处理系统。
[0026]后端处理系统根据接收的信息，基于上述的双馈飞轮转动惯量获取方法，得到飞轮的转动惯量J。
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028]1.本专利技术无需拆装飞轮，也无需对飞轮进行精确的尺寸测量即可获取较为精确的飞轮转动惯量。
[0029]2.本专利技术转动惯量可根据需要实时测量数据后分析获得，具有良好的时效性。
附图说明
[0030]图1所示为本专利技术双馈飞轮储能系统必要数据测量点测量位示意图。
具体实施方式
[0031]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0032]实施例1
[0033]一种双馈飞轮转动惯量获取方法，包括：
[0034]S1.获取双馈电机的实时功率值P，绘制P
‑
T曲线。定时或实时测量飞轮转动转速n。
[0035]S2.划定时间段，时间段起始时间点为0时刻，时间段末端时间点为t时刻。
[0036]S3.根据计算式得到时间段内双馈飞轮输入或输出的总功率W1。
[0037]S4.根据W1＝η*W2，得到飞轮产生的总机械能W2，其中η为效率因子。
[0038]S5.获取0时刻的飞轮角速度ω1和t时刻的角速度ω2。根据得到飞轮的转动惯量J。
[0039]其中，获取0时刻的飞轮角速度ω1和t时刻的角速度ω2的方法包括：测量得出飞轮在0时刻的转速n1和t时刻的转速n2，通过ω＝2πn计算出0时刻的角速度ω1和t时刻的角速度ω2。飞轮转速测量点的选取如图1所示，通过测量飞轮与双馈电机转子绕组的连接轴的转动即可获取飞轮转速。在选择转速测量记录仪时，要同时考虑测量精度与响应速度，以减小转速的测量误差同时提高转子加速度的计算精度，所以确定转速测量值度为1％，响应速度为20ms为宜。
[0040]由于飞轮转动惯量对双馈飞轮储能系统具有的显著影响作用，是系统稳定性、响应速度等因素的主要影响因素之一。现有技术对于飞轮转动惯量的测量更多的是基于对飞轮本身的直接测量和计算得到，因此当需要获取飞轮转动惯量时，往往需要停机后将飞轮拆下或想办法测量飞轮尺寸，一方面停机造成的储能损失比较巨大，另一方面飞轮由于自身尺寸和质量较大，因此拆装难度很大，这就造成了飞轮装机后转动惯量测量非常困难。也有技术直接套用飞轮出厂时由生产方测量得到的转动惯量，但是飞轮在装机使用后收到双馈飞轮系统的影响及使用时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈飞轮转动惯量获取方法，其特征在于，包括：S1.获取双馈电机的实时功率值P，绘制P
‑
T曲线；定时或实时测量飞轮转动转速n；S2.划定时间段，时间段起始时间点为0时刻，时间段末端时间点为t时刻；S3.根据计算式得到时间段内双馈飞轮输入或输出的总功率W1；S4.根据W1＝η*W2，得到飞轮产生的总机械能W2，其中η为效率因子；S5.获取0时刻的飞轮角速度ω1和t时刻的角速度ω2；根据；根据得到飞轮的转动惯量J。2.根据权利要求1所述双馈飞轮转动惯量获取方法，其特征在于，步骤S1中P
‑
T曲线的绘制方法包括：实时测量双馈电机定子功率P1和转子功率P2，并根据P1和P2分别绘制P1‑
T曲线和P2‑
T曲线；将P1‑
T曲线和P2‑
T曲线在相同时间轴上进行叠加，得到所述P
‑
T曲线。3.根据权利要求2所述双馈飞轮转动惯量获取方法，其特征在于，所述定子功率P1根据定子与电网连接的线组上直接测量得到瞬时电压电流后计算得到，电流方向自双馈电机流向电网时，定子功率P1取正。4.根据权利要求2所述双馈飞轮转动惯量获取方法，其特征在于，所述转子功率P2根据在机侧变流器之前采集得到的瞬时电压电流后计算得到，电流方向自双馈电机流向电网时，转子功率P2取正。5.根据权利要求1所述双馈飞轮转动惯量获取方法，其特征在于，步骤S2中划定的时间段为P
‑
T曲线中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙册，白宁，尹进峰，孙璇，刘雨涵，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：