[发明专利]一种磁悬浮飞轮储能UPS系统集成应用方法

权利要求书

1.一种磁悬浮飞轮储能UPS系统集成应用方法，其特征在于，本飞轮储能UPS系统包括：UPS电力装置、飞轮电池系统、用电载荷、市电电网、柴电机组、静态转换开关，本方法包含三种工作模式：充电模式、保持模式及放电模式，所述充电模式包括以下步骤：

步骤一，静态转换开关与市电电网连接，UPS电力装置的旁路装置开机，检测市电电压正常后，UPS电力装置通过干接点发送开机正常指令给飞轮；

步骤二，飞轮控制系统接收到开机指令后，首先进行飞轮控制系统的主控系统自检，并通过干接点给UPS电力装置发送飞轮正常指令，若飞轮控制系统的主控系统长时间未发送飞轮正常指令，UPS电力装置发出报警信号，并切断电池管理器；

步骤三，待飞轮控制系统正常后，自动开启充电模式：首先断开转速回路，并设定加速电流I_dref为常值电流I_c，给定频率增量Δf，生成电频率值f＝f+Δf，输入到模拟角度单元生成角位置θ_sim＝θ₀+f*T，其中，θ₀为初始角位置，T为采样周期，同时，令转子角位置θ_r＝θ_sim，电机工作于开环启动状态；

步骤四，在电机加速过程中，飞轮控制系统输出转子角位置θ_r和转速的实时估计值当转速估计值大于给定阈值即则断开模拟角度单元并令同时闭合转速回路，电机工作于闭环加速状态；

步骤五，当电机转速达到设定值n_ref时，飞轮控制系统向UPS电力装置发送充电结束指令，UPS电力装置接收到飞轮控制系统充电结束指令后，允许用户接入用电载荷；

所述保持模式：当飞轮转速达到设定值后，飞轮控制系统以最小电流驱动电机维持当前转速，为用电载荷提供保护；

所述放电模式包括以下步骤：

步骤一，当V_dc∈[V_down,V_up]，飞轮处于保持工作模式，不断监测直流母线电压V_dc，其中V_down、V_up分别为设定放电和充电电压阈值；

步骤二，当市电断开瞬间，UPS电力装置检测三相输入电压低于正常值20％时，通过干接点方式给飞轮控制系统发送“放电”指令；

步骤三，飞轮控制系统接收到UPS电力装置放电指令后，立即转入发电模式，并维持直流母线电压保持不变，若飞轮控制系统未接收到UPS电力装置放电指令，同时直流母线电压低于放电电压，飞轮电池系统立即转入放电状态，供给并保护用电载荷；

步骤四，飞轮电池系统放电的同时，通过总线通讯或干接点方式给柴电机组发送启动发电信号，此时静态转换开关已由市电电网切换至柴电机组供电状态；

步骤五，待柴电机组稳定供电后，通过总线通讯或干接点方式给飞轮控制系统发送充电指令，飞轮电池系统重新进入充电模式，若柴电机组未给出充电指令，飞轮电池系统持续放电，转速低于设定阈值后，飞轮电池系统告警电量过低，并延迟几秒后停止发电，系统恢复初始状态。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能UPS系统集成应用方法，其特征在于，所述的飞轮控制系统的主控系统上电自检过程包括以下具体实施步骤：

步骤一，飞轮控制系统的主控系统上电，并通过CAN总线分别给飞轮控制系统的磁悬浮系统和飞轮控制系统的充放电系统发送自检指令；

步骤二，飞轮控制系统的各子系统接收到自检指令后，将所有传感器数据通过CAN总线传送给飞轮控制系统的主控系统；

步骤三，飞轮控制系统的主控系统对传感器数据进行校验，包括真空度、温度、电压和电流信息，若所有传感器数据正常，则飞轮控制系统的主控系统所有状态均指示绿色，并允许悬浮，否则指示红色并告警；

步骤四，待传感器数据均正常后，飞轮控制系统的主控系统通过CAN总线给飞轮控制系统的磁悬浮系统发送启动悬浮指令；

步骤五，飞轮控制系统的磁悬浮系统接收到飞轮控制系统的主控系统的启动悬浮指令后，立即开启五自由度全悬浮模式，待成功悬浮后，飞轮控制系统的磁悬浮系统通过CAN总线给飞轮控制系统的主控系统发送悬浮正常指令；

步骤六，飞轮控制系统的主控系统接收到飞轮控制系统的磁悬浮系统发送的悬浮正常指令后，通过干接点方式给UPS电力装置发送飞轮正常指令，同时解锁飞轮控制系统的充放电系统，允许UPS电力装置对飞轮进行充放电控制。