[发明专利]飞轮储能系统

说明书

本发明公开了一种飞轮储能系统，飞轮储能系统包括：飞轮储能装置；轴承控制器；电力电子逆变器；飞轮/电机控制器；负载；通断器，通断器设置于负载和电机之间，通断器还与轴承控制器电连接，在磁轴承正常工作时，通断器断开，在磁轴承故障或轴承控制器故障时，通断器自动闭合。由此，将负载通过通断器与电机直接连接，当磁轴承故障或轴承控制器故障时，通断器闭合，电机与负载电连接，电机将自动地快速降速，从而降低飞轮跌落至备用轴承上的旋转时间，进而提升备用轴承的使用寿命，这样可以避免其他结构的损坏或失效对负载与电机的电连接造成影响，可以提升负载降低电机转速的稳定性与可靠性，从而可以可靠地提升备用轴承的使用寿命。

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种飞轮储能系统。

背景技术

主动控制磁悬浮轴承系统，由于其低损耗、高轴系表面运动速度、高可靠性、高寿命以及低维护的特点，被广泛应用于国际、国内高端飞轮系统中，其中，主动控制磁悬浮轴承系统通过磁轴承支撑飞轮系统中的飞轮，但是由于磁轴承本身需要靠控制环来进行稳定，当轴承本身出现系统故障，譬如系统断电、轴承控制器烧毁、在外部扰动（如地震）下控制器过载等等情况下，磁轴承将无法对飞轮轴系提供有效支撑。

因此，应用在高速飞轮系统上的主动控制磁悬浮轴承系统需要配备备用轴承，以提供磁轴承失效紧急情况下的轴系支撑，备用轴承的寿命主要取决于两方面：轴系转速以及轴承负载，高速飞轮系统上的的备用轴承在这两方面的工况十分恶劣，一般只能支撑飞轮几次的失效跌落。

因此，如何在轴系转速以及轴承负载不变的前提下，提升备用轴承系统所能承受的跌落次数，是进一步提高采用主动控制磁悬浮轴承的高速飞轮系统可靠性以及可维护性，以及进一步降低系统成本的关键技术。

在现有技术中，当磁轴承无法有效支撑飞轮，飞轮跌落至备用轴承上，备用轴承支撑飞轮时，电力电子将收到磁轴承的错误信号，此时电机向飞轮外部负载发电，电机在飞轮外部负载的作用下快速降速，从而降低与电机传动连接的飞轮的转速，进而降低飞轮在备用轴承上的旋转时间，实现对备用轴承寿命的提升。

但是，由于电机与外部负载之间还连接设置有电力电子逆变器、UPS备用电源和PCS储能变流器等其他部件，当这些部件损坏或者失效，外部负载将无法与电机电连接时，或者当外部负载丢失时，电机的转速将无法得到降低，这样会使飞轮转速降低的可靠性较小，从而不能保证备用轴承的理论寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种飞轮储能系统，该飞轮储能系统通过将负载与电机通过通断器直接连接，可以提升负载降低电机转速的可靠性，从而可以提升备用轴承的使用寿命。

根据本发明实施例的飞轮储能系统，包括：飞轮储能装置，所述飞轮储能装置包括：主轴、飞轮、电机、磁轴承、磁轴承传感器和备用轴承，所述电机包括：转子和定子，所述飞轮和所述转子均设置于所述主轴上且在轴向间隔设置，所述定子设置于所述转子的外侧，所述磁轴承和所述备用轴承均对应设置在所述主轴的轴端；轴承控制器，所述轴承控制器分别与所述磁轴承和所述磁轴承传感器电连接；电力电子逆变器，所述电力电子逆变器与所述电机电连接；飞轮/电机控制器，所述飞轮/电机控制器与所述电力电子逆变器电连接，且所述飞轮/电机控制器与所述轴承控制器电连接；负载；通断器，所述通断器设置于所述负载和所述电机之间，所述通断器还与所述轴承控制器电连接，在所述磁轴承正常工作时，所述通断器断开，在所述磁轴承故障或所述轴承控制器故障时，所述通断器自动闭合。

由此，将负载通过通断器与电机直接连接，当磁轴承故障或轴承控制器故障时，通断器闭合，电机与负载电连接，电机将自动地快速降速，从而降低飞轮跌落至备用轴承上的旋转时间，进而提升备用轴承的使用寿命，这样可以避免其他结构的损坏或失效对负载与电机的电连接造成影响，可以提升负载降低电机转速的稳定性与可靠性，从而可以可靠地提升备用轴承的使用寿命。