飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统的制作方法

1.本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统。


背景技术：

2.飞轮是一种电能-动能-电能的高效率转换装置，飞轮储能系统包括了网侧pcs、飞轮机侧变流器fcs、飞轮本体、磁轴承控制器、模拟量控制子系统、辅助监控系统、飞轮管理器等。这些子系统都需要跟能量管理系统进行通行交互，以完成功率和能量调度，如何实现这些子系统之间的同步控制是非常重要的技术。
3.目前，如何将上述系统进行并机后对飞轮储能装置进行控制，仍亟待解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统，以实现将多控制系统并机后对飞轮储能装置进行控制。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种飞轮储能装置的并机控制系统，其中，该并机控制系统包括：飞轮协调器、能量管理系统、网侧pcs、触摸屏和至少三个飞轮单元；每个该飞轮单元均与该飞轮协调器相连，该飞轮协调器还分别与，该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏相连；该并机控制系统与外设的电力系统进行交互；该飞轮单元包括：飞轮管理器、飞轮本体、与该飞轮本体连接的传感器组，以及分别与该飞轮管理器相连的飞轮机侧变流器fcs、磁轴承控制器、辅助监控系统；该传感器组用于测量该飞轮本体的运行参数；该飞轮单元、该飞轮协调器、该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏分别通过对应的总线与该电力系统进行实时信息交互，以对飞轮储能阵列进行同步控制；该飞轮储能阵列包括多个飞轮储能装置。
6.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该触摸屏与该飞轮协调器通过预设的第一总线进行通讯；该第一总线通过预设的第一通讯协议进行通信；该触摸屏用于获取控制指令，通过该第一总线将该控制指令发送给该飞轮协调器。
7.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该能量管理系统与该飞轮协调器通过预设的第二总线进行通讯；该第二总线通过预设的第二通讯协议进行通信；该能量管理系统用于接收该电力系统输出的该飞轮储能阵列的充放电功率；并将该充放电功率通过该第二总线发送给该飞轮协调器，以实现与该飞轮协调器进行实时信息交互。
8.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该网侧pcs与该飞轮协调器通过预设的第三总线进行通讯；该第三总线通过预设的第三通讯协议进行通信；该网侧pcs用于将网络数据通过该第三总线发送给该飞轮协调器以及接收该飞轮协调器下发的控制指令，以实现与该飞轮协调器进行实时信息交互。
9.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该传感器组包括：位移传感器、温度仪、振动仪、真空仪、水平仪、旋变解码器。
10.结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该飞轮机侧变流器fcs与该飞轮管理器通过预设的第四总线进行通讯；该第四总线通过预设的第四通讯协议进行通信；该飞轮机侧变流器fcs用于接收该旋变解码器发出的该飞轮本体的运行参数，并将该飞轮机侧变流器fcs的数据通过该第四总线发送给该飞轮管理器。
11.结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该辅助监控系统与该飞轮管理器通过预设的第五总线进行通讯；该第五总线通过预设的第五通讯协议进行通信；该辅助监控系统用于接收该温度仪、该振动仪、该真空仪、该水平仪发出的该飞轮本体的运行参数，并将该运行参数据通过该第五总线发送给该飞轮管理器。
12.结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该磁轴承控制器与该飞轮管理器通过预设的第六总线进行通讯；该第六总线通过预设的第六通讯协议进行通信；该磁轴承控制器用于接收该位移传感器发出的该飞轮本体的运行参数，并将该运行参数据通过该第六总线发送给该飞轮管理器，同时接收该飞轮管理器发出的控制指令。
13.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，该飞轮协调器与该飞轮管理器通过预设的第七总线进行通讯；该第七总线通过预设的第七通讯协议进行通信；该飞轮协调器用于通过该第七总线接收该飞轮管理器传递的数据，并下发控制指令给该飞轮管理器。
14.第二方面，本发明实施例提供了一种飞轮储能阵列系统，其中，该飞轮储能阵列系统包括上述第一方面至上述第一方面的第八种可能的实施方式中任一项的该飞轮储能装置的并机控制系统，该飞轮储能阵列系统还包括：飞轮储能阵列；该飞轮储能装置的并机控制系统与该飞轮储能阵列相连；该飞轮储能阵列包括至少三个飞轮储能装置；该飞轮储能装置的并机控制系统用于对该飞轮储能阵列进行控制；该飞轮储能阵列用于实现电能与机械能之间的能源转换。
15.本发明实施例带来了以下有益效果：
16.本发明提供的一种飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统，其中，该并机控制系统包括：飞轮协调器、能量管理系统、网侧pcs、触摸屏和至少三个飞轮单元；每个该飞轮单元均与该飞轮协调器相连，该飞轮协调器还分别与该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏相连；该并机控制系统与外设的电力系统进行交互；该飞轮单元包括：飞轮管理器、飞轮本体、与该飞轮本体连接的传感器组，以及分别与该飞轮管理器相连的飞轮机侧变流器fcs、磁轴承控制器、辅助监控系统；该传感器组用于测量该飞轮本体的运行参数；该飞轮单元、该飞轮协调器、该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏分别通过对应的总线与该电力系统进行实时信息交互，以对飞轮储能阵列进行同步控制；该飞轮储能阵列包括至少三个飞轮储能装置。该并机控制系统通过将各个子系统进行集成，同步完成功率和能量调度，从而有效扩充了该并机控制系统的容量和功率等性能。
17.本实施例公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优
点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
18.为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术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发明的一些实施方式，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。
20.图1为本发明实施例提供的一种飞轮储能装置的并机控制系统的结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的并机控制系统的结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的一种传感器组的结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的一种飞轮储能阵列系统的结构示意图。
24.图标：11-飞轮协调器；12-能量管理系统；13-网侧pcs；14-触摸屏；15-飞轮单元；151-飞轮管理器；152-飞轮本体；153-传感器组；154-飞轮机侧变流器fcs；155-磁轴承控制器；156-辅助监控系统；31-位移传感器；32-温度仪；33-振动仪；34-真空仪；35-水平仪；36-旋变解码器；41-飞轮储能装置的并机控制系统；42-飞轮储能阵列。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
26.目前，飞轮储能系统包括了网侧功率控制系统、飞轮机侧变流器fcs、飞轮本体、磁轴承控制器、模拟量控制子系统、辅助监控系统、飞轮管理器等。这些子系统都需要跟能量管理系统进行通行交互，以完成功率和能量调度，如何实现这些子系统之间的同步控制是非常重要的技术。目前，如何将上述系统进行并机后对飞轮储能装置进行控制，仍亟待解决。
27.基于此，本发明实施例提供了一种飞轮储能装置的并机控制系统及飞轮储能阵列系统，该技术可以缓解上述技术问题，该并机控制系统通过将各个子系统进行集成，同步完成功率和能量调度，从而有效扩充了该并机控制系统的容量和功率等性能。为便于对本发明实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种飞轮储能装置的并机控制系统进行详细介绍。
28.实施例1
29.如图1所示，为本发明实施例提供的一种飞轮储能装置的并机控制系统的结构示意图。
30.该并机控制系统包括：飞轮协调器11、能量管理系统12、网侧pcs13、触摸屏14和至少三个飞轮单元15。
31.其中，每个该飞轮单元15均与该飞轮协调器11相连，该飞轮协调器11还分别与该
能量管理系统12、该网侧pcs13和该触摸屏14相连。该并机控制系统与外设的电力系统进行交互；该飞轮单元15包括：飞轮管理器151、飞轮本体152、与该飞轮本体连接的传感器组153，以及分别与该飞轮管理器151相连的飞轮机侧变流器fcs154、磁轴承控制器155、辅助监控系统156。
32.其中，该传感器组153用于测量该飞轮本体152的运行参数；该飞轮单元15、该飞轮协调器11、该能量管理系统12、该网侧pcs13和该触摸屏14分别通过对应的总线与上述电力系统进行实时信息交互，以对飞轮储能阵列进行同步控制；该飞轮储能阵列包括至少三个飞轮储能装置。这里，上述飞轮储能装置的并机控制系统与外设的飞轮储能阵列相连。
33.该并机控制系统通过将各个子系统进行集成，同步完成功率和能量调度，从而有效扩充了该并机控制系统的容量和功率等性能。
34.在本实施例中，上述飞轮机侧变流器fcs 154、上述磁轴承控制器155以及上述辅助监控系统156分别通过电信号与上述传感器组153相连。上述飞轮机侧变流器fcs154还与上述飞轮协调器11相连。为了便于理解，图2为本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的并机控制系统的结构示意图。
35.在其中的一种实施方式中，上述触摸屏与所述飞轮协调器通过预设的第一总线进行通讯；该第一总线通过预设的第一通讯协议进行通信。
36.其中，该触摸屏用于获取控制指令，通过该第一总线将该控制指令发送给所述飞轮协调器。
37.在具体实施时，该触摸屏用于人机界面显示，将上述飞轮储能阵列的运行状态与数据，并进行存储，同时可以发控制指令给飞轮协调器。上述第一总线为rs485总线通信，该第一通讯协议为modbus rtu。
38.在其中的一种实施方式中，该能量管理系统与该飞轮协调器通过预设的第二总线进行通讯；该第二总线通过预设的第二通讯协议进行通信。
39.其中，该能量管理系统用于接收该电力系统输出的该飞轮储能阵列的充放电功率；并将该充放电功率通过所述第二总线发送给该飞轮协调器，以实现与该飞轮协调器进行实时信息交互。
40.在具体实施时，该能量管理系统与该电力系统进行交互得出该飞轮储能阵列的充放电功率，并下发遥控指令、遥调数据给飞轮协调器，并接收飞轮协调器上传的遥测数据和遥信状态。上述第二总线为太网总线通信，该第二通讯协议为104协议。
41.在其中的一种实施方式中，该网侧pcs与该飞轮协调器通过预设的第三总线进行通讯；该第三总线通过预设的第三通讯协议进行通信。
42.其中，该网侧pcs用于将网络数据通过该第三总线发送给该飞轮协调器以及接收该飞轮协调器下发的控制指令，以实现与该飞轮协调器进行实时信息交互。
43.在具体实施时，该网侧pcs完成与飞轮协调器之间的通信控制，将电网侧的数据打包传给飞轮协调器，并接收飞轮协调器下发的启动、停机控制指令等。上述第三总线为太网总线通信，该第三通讯协议为modbus tcp/ip通讯协议。
44.在本实施例中，该传感器组包括：位移传感器、温度仪、振动仪、真空仪、水平仪、旋变解码器。图3为本发明实施例提供的一种传感器组的结构示意图。其中，该位移传感器31、该温度仪32、该振动仪33、该真空仪34、该水平仪35以及该旋变解码器36依次相连。
45.在其中的一种实施方式中，该飞轮机侧变流器fcs与所述飞轮管理器通过预设的第四总线进行通讯；该第四总线通过预设的第四通讯协议进行通信。
46.其中，该飞轮机侧变流器fcs用于接收该旋变解码器发出的该飞轮本体的运行参数，并将该飞轮机侧变流器fcs的数据通过该第四总线发送给该飞轮管理器。
47.在具体实施时，一方面该飞轮机侧变流器fcs用于完成与飞轮管理器、飞轮协调器之间的通信控制，同时接收旋变解码器的数据，得到飞轮角度和转速信息，以此完成飞轮充放电控制过程，并将机侧变流器fcs数据打包传给飞轮管理器。同时接收飞轮协调器发送的功率数据、充电控制指令、放电控制指令。同时接收飞轮管理器发送的启动、停机控制指令、电压设定数据、转速设定数据、保护数据等。上述第四总线为can总线通信，该第四通讯协议为can open通讯协议。
48.在其中的一种实施方式中，该辅助监控系统与该飞轮管理器通过预设的第五总线进行通讯；该第五总线通过预设的第五通讯协议进行通信。
49.其中，该辅助监控系统用于接收该温度仪、该振动仪、该真空仪、该水平仪发出的该飞轮本体的运行参数，并将该运行参数据通过该第五总线发送给该飞轮管理器。
50.在具体实施时，该辅助监控系统一方面完成与飞轮管理器之间的通信控制，同时接收温度仪、振动仪、真空仪、水平仪等传感器的数据，并将监测信息打包传给飞轮管理器；同时接收飞轮管理器发送的查询指令等。上述第五总线为rs485总线通信，该第五通讯协议为modbus rtu。
51.在其中的一种实施方式中，该磁轴承控制器该飞轮管理器通过预设的第六总线进行通讯；该第六总线通过预设的第六通讯协议进行通信。
52.其中，该磁轴承控制器用于接收该位移传感器发出的该飞轮本体的运行参数，并将该运行参数据通过该第六总线发送给该飞轮管理器，同时接收该飞轮管理器发出的控制指令。
53.在具体实施时，磁轴承控制器一方面完成与飞轮管理器之间的通信控制，同时接收位移传感器的数据，得到飞轮磁轴承位移信息，以此完成飞轮转子的悬浮控制。同时接收飞轮管理器发送的启悬、停悬控制指令。上述第六总线为can总线通信，该第六通讯协议为can open通讯协议。
54.在其中的一种实施方式中，该飞轮协调器与该飞轮管理器通过预设的第七总线进行通讯；该第七总线通过预设的第七通讯协议进行通信。
55.其中，该飞轮协调器用于通过该第七总线接收该飞轮管理器传递的数据，并下发控制指令给该飞轮管理器。
56.在具体实施时，该飞轮协调器一方面与能量管理系统完成四遥控制，另一方面接收各飞轮管理器的数据，并下发控制指令给飞轮管理器。同时接收各飞轮机侧变流器fcs的数据，并下发遥控指令和遥调数据给飞轮机侧变流器fcs。同时接收网侧pcs的数据，并下发遥控指令和遥调数据给网侧pcs。上述第七总线为太网总线通信，该第七通讯协议为modbus tcp/ip通讯协议。
57.进一步的，上述飞轮机侧变流器fcs与上述飞轮协调器之间采用高速rs485总线通信，协议为自由协议，以保证通信速率。
58.本实施例提供了一种飞轮储能装置的并机控制系统，其中，该并机控制系统包括：
飞轮协调器、能量管理系统、网侧pcs、触摸屏和至少三个飞轮单元；每个该飞轮单元均与该飞轮协调器相连，该飞轮协调器还分别与该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏相连；该并机控制系统与外设的电力系统进行交互；该飞轮单元包括：飞轮管理器、飞轮本体、与该飞轮本体连接的传感器组，以及分别与该飞轮管理器相连的飞轮机侧变流器fcs、磁轴承控制器、辅助监控系统；该传感器组用于测量该飞轮本体的运行参数；该飞轮单元、该飞轮协调器、该能量管理系统、该网侧pcs和该触摸屏分别通过对应的总线与该电力系统进行实时信息交互，以对飞轮储能阵列进行同步控制；该飞轮储能阵列包括至少三个飞轮储能装置。该并机控制系统通过将各个子系统进行集成，同步完成功率和能量调度，从而有效扩充了该并机控制系统的容量和功率等性能。
59.实施例2
60.在图1所示结构的基础上，本发明还提供了一种飞轮储能阵列系统。图4为本发明实施例提供的一种飞轮储能阵列系统的结构示意图，如图4所见，该飞轮储能阵列系统包括实施例1中的该飞轮储能装置的并机控制系统41，该飞轮储能阵列系统还包括：飞轮储能阵列42。
61.其中，该飞轮储能装置的并机控制系统41与该飞轮储能阵列42相连；该飞轮储能阵列包括至少三个飞轮储能装置。
62.该飞轮储能装置的并机控制系统41用于对该飞轮储能阵列42进行控制；该飞轮储能阵列42用于实现电能与机械能之间的能源转换。
63.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的飞轮储能阵列系统的具体总线布设，可以参考前述飞轮储能装置的并机控制系统实施例中的对应的总线布设情况，在此不再赘述。
64.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
65.另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
67.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻
易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。