飞轮储能系统技术方案

本申请提供一种飞轮储能系统，包括能量转换电路、交流电机和飞轮本体。其中，能量转换电路包括级联的多个功率变换模块，各功率变换模块包括交

【技术实现步骤摘要】
飞轮储能系统


[0001]本申请涉及飞轮储能的
，尤其涉及一种飞轮储能系统。

技术介绍

[0002]在飞轮储能系统中，通过电动机带动转动件高速旋转，将电能暂时转化为转动件的动能，从而将电能以转动件的机械能的形式储存起来，并在需要的时候再用转动件带动发电机发电，将机械能转化成电能，经电力变换后供给负载。
[0003]飞轮储能系统可以与电网连接，现有的飞轮储能系统通常由工频变压器将电网输出的高压交流电变换为低压交流电，然后通过将低压交流电转换为飞轮储能系统所需的电压进行充放电。然而，现有的飞轮储能系统在并网时的能量转换效率低。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于，提高飞轮储能系统在并网时的能量转换效率。
[0005]本申请提供一种飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括能量转换电路、交流电机和飞轮本体；
[0006]所述能量转换电路用于连接电网，所述交流电机与所述能量转换电路连接，所述飞轮本体与所述交流电机连接；所述能量转换电路用于对所述电网释放的电能进行能量转换后输出给所述交流电机，且所述交流电机用于消耗所述能量转换电路传输的电能以带动所述飞轮本体旋转进行储能；所述交流电机还用于消耗所述飞轮本体的储能以产生电能，且所述能量转换电路还用于对所述交流电机产生的电能进行能量转换后输出给所述电网；
[0007]所述能量转换电路包括级联的多个功率变换模块，各所述功率变换模块包括交
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直流转换单元和直
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交流转换单元，所述交
‑r/>直流转换单元与所述直
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交流转换单元连接；
[0008]所述交
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直流转换单元用于对所述电网输入的交流电进行交直流变换，得到第一直流电；所述直
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交流转换单元用于对所述第一直流电进行直交流变换，得到功率变换后的第一交流电；所述直
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交流转换单元还用于对所述交流电机输出的交流电进行交直流变换，得到第二直流电；所述交
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直流转换单元还用于对所述第二直流电进行直交流变换，得到功率变换后的第二交流电。
[0009]本申请提供一种飞轮储能系统，该飞轮储能系统包括能量转换电路、交流电机和飞轮本体。其中，能量转换电路包括级联的多个功率变换模块，各功率变换模块包括交
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直流转换单元和直
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交流转换单元，交
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直流转换单元和直
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交流转换单元能够高效的实现电网与交流电机的双向能量转换。通过级联的多个功率变换模块对双向能量转换过程中的电能进行多级功率变换，取消了传统的工频变压器，该飞轮储能系统能够直挂高压电网，极大提高了飞轮储能系统在并网时的能量转换效率。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的
附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本申请实施例提供的飞轮储能系统的一实施方式的电路示意图；
[0012]图2为本申请实施例提供的飞轮储能系统的另一实施方式的电路示意图；
[0013]图3为本申请实施例提供的飞轮储能系统的另一实施方式的电路示意图；
[0014]图4为本申请实施例提供的飞轮储能系统的另一实施方式的电路示意图；
[0015]图5为本申请实施例提供的功率变换模块的一实施方式的电路示意图；
[0016]图6为本申请实施例提供的飞轮储能系统的又一实施方式的电路示意图；
[0017]图7为本申请实施例提供的飞轮储能系统的又一实施方式的电路示意图；
[0018]图8为本申请实施例提供的飞轮储能系统的又一实施方式的电路示意图；
[0019]图9为本申请实施例提供的飞轮储能系统的又一实施方式的电路示意图。
[0020]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]当前，飞轮储能系统通常由工频变压器将高压交流电经多级变换为380V交流，然后380V交流经电力电子转换为飞轮储能系统所需的直流电压进行充放电，该飞轮储能系统复杂且庞大，能量转换过程中电路损耗大，存在转换效率低、维护成本高等缺陷。
[0024]基于此，本申请实施例对飞轮储能系统进行改进，将飞轮储能系统的交
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直流转换单元和直
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交流转换单元通过级联多组的方式变压，使得飞轮储能系统能够直接高压并网，取消了并网变压器，提高能量转换效率、减少电路损耗及减小系统体积和成本。
[0025]请参照图1，图1为本申请的实施例提供的飞轮储能系统的一实施方式的电路示意图。该飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，该系统采用物理方法进行储能，可用于储能电站搭建。
[0026]如图1所示，所示飞轮储能系统10包括能量转换电路11、交流电机12和飞轮本体13。能量转换电路11用于连接电网20，交流电机12与能量转换电路11连接，飞轮本体13与交流电机12连接。
[0027]其中，电网20能够吸收或释放电能，电网20例如包括6kV、10kV、35kV等多种电压等级的交流电网。能量转换电路11连接于电网20与交流电机12之间，能够在电网20与交流电机12之间实现双向能量转换。交流电机12可以作为发电机进行发电，也可以作为电动机耗电，交流电机12可以包括永磁同步电机、异步感应电机等。飞轮本体13作为储能元件，能够具有较大的转动惯量，通过高速旋转的形式存储机械能。交流电机12和飞轮本体13密封在真空装置内，可以利用磁悬浮轴承支撑。
[0028]示例性的，能量转换电路11用于对电网20释放的电能进行能量转换后输出给交流
电机12，且交流电机12用于消耗能量转换电路11传输的电能以带动飞轮本体13旋转进行储能。需要说明的是，当电网20向飞轮储能系统10释放电能时，由能量转换电路11对电网20释放的电能进行能量转换，并将经过转换后的电能输出给交流电机12。此时飞轮储能系统10工作在充电状态，由交流电机12带动飞轮本体13旋转，消耗电能使飞轮本体13转速增加，将电能转化成机械能存储起来。
[0029]示例性的，交流电机12还用于消耗飞轮本体13的储能以产生电能，且能量转换电路11还用于对交流电机12产生的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统包括能量转换电路、交流电机和飞轮本体；所述能量转换电路用于连接电网，所述交流电机与所述能量转换电路连接，所述飞轮本体与所述交流电机连接；所述能量转换电路用于对所述电网释放的电能进行能量转换后输出给所述交流电机，且所述交流电机用于消耗所述能量转换电路传输的电能以带动所述飞轮本体旋转进行储能；所述交流电机还用于消耗所述飞轮本体的储能以产生电能，且所述能量转换电路还用于对所述交流电机产生的电能进行能量转换后输出给所述电网；所述能量转换电路包括级联的多个功率变换模块，各所述功率变换模块包括交
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直流转换单元和直
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交流转换单元，所述交
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直流转换单元与所述直
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交流转换单元连接；所述交
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直流转换单元用于对所述电网输入的交流电进行交直流变换，得到第一直流电；所述直
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交流转换单元用于对所述第一直流电进行直交流变换，得到功率变换后的第一交流电；所述直
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交流转换单元还用于对所述交流电机输出的交流电进行交直流变换，得到第二直流电；所述交
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直流转换单元还用于对所述第二直流电进行直交流变换，得到功率变换后的第二交流电。2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述多个功率变换模块中的首级功率变换模块用于连接电网，所述首级功率变换模块还与所述交流电机连接；所述多个功率变换模块中的中间级功率变换模块与所述首级功率变换模块或上一级的中间级功率变换模块连接；所述多个功率变换模块中的末级功率变换模块与末位的中间级功率变换模块连接。3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述首级功率变换模块中的交
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直流转换单元用于连接电网，所述中间级功率变换模块中的交
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直流转换单元与所述首级功率变换模块或上一级的中间级功率变换模块中的交
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直流转换单元连接；所述末级功率变换模块中的交
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直流转换单元与末位的中间级功率变换模块中的交
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直流转换单元连接；所述首级功率变换模块中的直
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交流转换单元还与所述交流电机的三相端连接；所述中间级功率变换模块中的直
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交流转换单元还与所述首级功率变换模块或上一级的中间级功率变换模块中的直
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交流转换单元连接，所述末级功率变换模块中的直
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交流转换单元还与末位的中间级功率变换模块中的直
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交流转换单元连接。4.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述交
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直流转换单元包括第一H桥单元，所述第一H桥单元包括第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊乔，刘东，宋乐，柳哲，贺智威，
申请(专利权)人：坎德拉新能源科技扬州有限公司，
类型：新型
国别省市：