[实用新型]一种储能飞轮并联阵列系统

说明书

本实用新型涉及一种储能飞轮并联阵列系统，储能飞轮阵列包括多个储能飞轮、一体化飞轮储能变流器、并网开关；还包括EtherCAT总线和公共交流母线；每个储能飞轮通过一体化飞轮储能变流器及并网开关连接到公共交流母线，储能飞轮阵列的每个一体化飞轮储能变流器之间通过EtherCAT总线进行连接形成通讯网络。一体化飞轮储能变流器基于ZYNQ平台，实现了单台飞轮充放电控制、磁悬浮轴承控制、主控系统三控一体化设计，简化了飞轮控制系统间复杂的通讯设计，降低了硬件成本的同时，提高了系统的可靠性。

技术领域

本实用新型属于电力领域，涉及一种大电量高功率储能飞轮并联阵列系统。

背景技术

传统的储能调频在电力系统调频等领域已经无法满足大功率高频次充放电的系统要求，储能飞轮依靠其单体大功率、充放电寿命长、免维护、安全无燃爆、配套环境要求低等显著特征，逐渐受到电力系统调频、轨道交通、特种装备等领域的欢迎和认可。

为满足用户的储电量和功率两方面需求，储能飞轮系统在工业领域的应用多数是以多台飞轮并联组成飞轮阵列的形式体现。每台储能飞轮都是一种大惯量高速旋转储能体，储存能量的多少是通过与储能体连接为一体的转轴的线速度来表示。由于时间累积误差存在和单体功耗的差异性，在进行充放电过程中，会造成每台飞轮的储电量略有不同，或者飞轮阵列中某一台飞轮出现故障停机，会导致飞轮阵列整体无法正常工作，目前现有专利给阵列中的每台飞轮下发充放电指标多是默认飞轮状态一致，但在实际工况下，频繁充放电必然会导致每台飞轮状态不一致，通过功率平均分配的方式显然不合理，无法使储能飞轮阵列达到最优动态性能的状态。久而久之更会导致飞轮阵列中的每台飞轮特性差异越来越大，影响飞轮阵列的使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型所提出的技术方案是：一种储能飞轮并联阵列系统，所述储能飞轮阵列包括多个储能飞轮、一体化飞轮储能变流器、并网开关；还包括EtherCAT总线和公共交流母线；每个储能飞轮通过一体化飞轮储能变流器及并网开关连接到公共交流母线，储能飞轮阵列的每个一体化飞轮储能变流器之间通过EtherCAT总线进行连接形成通讯网络；所述EtherCAT总线连接到上级系统，储能飞轮阵列中的每台飞轮通过地脚螺栓固定到各自的地坑中。

进一步的，上电后每个飞轮为自动悬浮状态。

进一步的，一体化飞轮储能变流器基于Xilinx的ZYNQ平台，ZYNQ是采用双核ARM-A9+FPGA的架构，一体化飞轮储能变流器包括三控一体化的控制单元、背靠背式的双向变流器、预充电电阻、继电器、电容池和散热系统。所述控制单元、背靠背式的双向变流器、预充电电阻、继电器、电容池之间电连接。

进一步的，阵列中的每台飞轮通过各自连接的一体化飞轮储能变流器的EtherCAT总线相互通信，同时也通过EtherCAT总线连接到远程控制系统。

进一步的，所述并网开关采用STS静态切换开关，STS静态切换开关包括可控硅、断路器和控制板。保证负载可靠供电的同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。

进一步的，公共交流母线的接口是380VAC电网。

进一步的，所述一体化飞轮储能变流器的R、S、T三个端子子通过接线方式与并网开关连接到电网侧，一体化飞轮储能变流器的U、V、W三个端子与飞轮连接。

有益效果：