一种基于双电机的飞轮储能装置的制作方法

1.本发明涉及飞轮储能，飞轮电池，旋转电池，双电机领域，具体是一种基于双电机的飞轮储能装置。


背景技术：

2.目前飞轮储能作为无污染的能源新秀，占据着举足轻重的角色。
3.飞轮储能因其长寿命、高频次深度充放电需要大功率电动/发电机带动高质量密度飞轮快速旋转。同时，达到额定转速的飞轮转子需要保持恒速以备不时之需，而大功率的电动/发电机带动恒速转子明显属于“大马拉小车”，不能节约电源，高频次的充放电，在极短的时间内可控硅内电流方向相反容易因死区导通而烧毁可控硅，缩短了可控硅等核心零部件的寿命。因此，本发明将针对这一突出问题给予解决方案。
4.专利申请号为201010573714.3，名为“双定子交流电机飞轮储能器”的发明专利使用交流盘式电机驱动飞轮，克服直流电电刷滑动接触弊病，大大提高工作可靠性。该方案充分利用盘式电机的飞轮转子断面，降低飞轮储能整体高度，却未能在高速热备状态节约能源；
5.专利申请号为201220712382.7名为“一种集成化的磁悬浮储能飞轮双电机控制系统”的发明专利，使用上下两个电机搭配飞轮的储能方案，该方案将上下两个直流电机安装于飞轮转子两端，给予同一电流值同时提速飞轮转子，相比较单一大电机，可在相同功率下提速更快，即使高速热备状态下使用一个电机，仍存在“大马拉小车”式的资源浪费的情况；
6.上述专利均采用上下两个同型号的电机/发电机，超过一个同功率大型电动/发电机的效果，降低生产成本。但是采用上下任意一个电机，都将出现资源浪费和可控硅死区导通的危险。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于双电机的飞轮储能装置，以解决上述背景技术中提出的关于高速热备状态下节约能源和提高安全稳定性的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.本发明公开了一种基于双电机的飞轮储能装置，包括飞轮转子、电动/发电机、辅助电机、两个控制器、双向可逆变驱动器、驱动器、旋转变压器、显示器等配套装备。
10.所述飞轮转子与电动/发电机、辅助电机、旋转变压器同轴向装配；
11.所述两个控制器通过驱动器、双向可逆变驱动器分别驱动辅助电机与电动/发电机；
12.所述旋转变压器信号经调制解调器处理后传输至两个控制器；
13.所述两个控制器分别为控制器1和控制器2，两个控制器之间可以通信和数据处理，还可与显示屏信号交互；
14.所述辅助电机功率小于电动/发电机。
15.作为本发明进一步的方案：电动/发电机可以采用轴向磁通式盘式电机也可以是径向磁通的传统电机；
16.作为本发明再进一步的方案：电动/发电机可以采用双定子盘式电机也可以采用径向磁通上下双电机；
17.作为本发明再进一步的方案：辅助电机可以采用交流或直流电机；
18.作为本发明再进一步的方案：所述控制器不涉及具体型号、具体产品；所述控制器可以采用单片机、plc、dsp、fpga等具有计算、储存、判断而不限于此类的智能芯片；
19.作为本发明再进一步的方案：所述飞轮转子可以为高密度质量金属或非金属材料混合制成；
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一、飞轮储能装置提速至额定转速后，电动/发电机不再输出转矩稳定飞轮转子转速，而辅助电机将输出转矩稳定转速，若电动/发电机包含永磁材料，电动/发电机温度降低，降低永磁材料退磁可能，延长永磁材料寿命；第二，双向可逆变驱动器随时准备降速放电，大幅降低死区导通击穿可控硅的可能，保证充放电的安全与稳定；第三，对于大质量及超大质量飞轮转子所展现的储能电站作用，其高速热备状态占据整个充放电过程中的大部分时间，因此辅助电机的使用可以降低能源消耗。
附图说明
21.图1为一种基于双电机的飞轮储能装置配置图；
22.图2为一种基于双电机的飞轮储能装置系统图；
23.图3为一种基于双电机的飞轮储能装置系统预设图；
24.图4为一种基于双电机的飞轮储能装置系统预设图；
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
26.请参阅图1，一种基于双电机的飞轮储能装置，包括飞轮转子4、控制器1、控制器2、驱动器1-1、辅助电机1-2、双向可逆变驱动器2-1、电动/发电机2-2、旋转变压器3
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2、调制解调器3-1、显示器5等配套装备。
27.请参阅图1，所述飞轮转子4与电动/发电机2-2、辅助电机1-2同轴向装配；
28.请参阅图1，所述控制器1通过驱动器1-1驱动辅助电机1-2；所述控制器2通过双向可逆变驱动器2-1驱动电动/发电机2-2；所述控制器2通过控制双向可逆变驱动器 2-1反馈电动/发电机2-2发出的电能到母线；
29.请参阅图1，所述飞轮转子4与旋转变压器3-2同轴配合；
30.请参阅图1，所述旋转变压器3-2信号经调制解调器3-1处理后传输至控制器1、控制器2；
31.请参阅图1，所述辅助电机1-2高速热备待命与电动/发电机2-2提速储能降速发电的配合，可节约能耗，提高经济价值。
32.本发明的工作原理：请参阅图2，在使用本装置前，请准备以下工作：1、确认真空度正常，确认飞轮储能装置壳体内的真空度；2、确认温度正常、旋变传感器3-2工作正常；4、确认控制器1、控制器2与各部件接线正常，通信正常；第一步，提速充电。控制器2输出控制信
号到双向可逆变驱动器2-1软启动电动/发电机2-2使飞轮转子4由静止提速至额定转速；第二步，恒速存电。控制器2停止输出驱动信号到双向可逆变驱动器2-1，电动/发电机保持空转，控制器1根据调制解调器3-1的信号判断飞轮转子4的位置后发出控制信号到驱动器1-1，驱动辅助电机1-2，使其在额定转速或现有转速下稳定运行；第三步，降速发电。飞轮转子4速度降低的原因可以总结为发电或停机检修，若发电，控制器 1停止输出控制信号到驱动器1-1，驱动器1-1停止驱动辅助电机1-2，控制器1根据调制解调器3-1的信号输出控制信号到双向可逆变驱动器2-1，在双向可逆变驱动器2-1配合飞轮转子4转速下输出有效电能到国家电网；若停机检修，控制器1、控制器2均停止输出控制信号到驱动器1-1、双向可逆变驱动器2-1，同时接通交流接触器使辅助电机1-2、电动/发电机2-2与能耗电阻器相连，飞轮储能装置将采用能耗制动方式快速制动。
33.使用该飞轮储能装置时，现场因素多变，不可能完全按照本流程图施行，因此，对不可控原因，预先设定方案如下：
34.请参阅图3，第一种情况：急停。提速充电、恒速存电、降速发电都会遇到急停等情况发生。发生急停情况时，控制器1，控制器2立刻停止输出控制信号到驱动器1-1、双向可逆变驱动器2-1，同时接通交流接触器，使飞轮储能装置能耗制动。
35.请参阅图4，第二种情况：提速充电未至额定转速即降速放电。控制器2停止输出驱动信号到双向可逆变驱动器2-1驱动电动/发电机2-2并根据调制解调器3-1信号判断飞轮转子4位置后控制双向可逆变驱动器2-1，使其配合飞轮转子4输出电能到国家电网。
36.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。