飞轮储能193354.pdf

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1、谋事在人，成事在天！增广贤文其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语 美国 Active Power 公司磁悬浮飞轮 UPS 及连续供电系统 全球独创的磁悬浮飞轮储能及供电专利技术 高性能环保动力科技的领先者 最可靠高品质不间断电源保障专家 美国 Active Power公司 2007-5-15 万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传Active Power 磁悬浮飞轮 UPS 简介 磁悬浮飞轮 UPS(CleanSource UPS)由美国 Active Power 公司生产。Active Power 是美国环

2、保动力科技的领导者，在免蓄电池不间断电源领域中拥有 42 项技术发明专利，并且是美国 NASDAQ 上市公司。其产品遍布北美、欧洲、南美、亚洲、中东、非洲等 40 多个国家和地区。磁悬浮飞轮 UPS 的创新之处在于利用飞轮系统物理储能代替了传统蓄电池不可靠的化学储能方式，来提供市电供电瞬断或停电时启动发电机所需的过渡能源（详见系统示意图）。由于磁悬浮飞轮 UPS与生俱来的高能效、高可靠性和环保特性，注定将要逐步替代传统型蓄电池 UPS电源。与传统型蓄电池 UPS 电源相比较，磁悬浮飞轮 UPS 具有以下特点：-消除了传统 UPS 中的最不可靠的蓄电池部分，飞轮磁悬浮的可靠性高达99.99999

3、；-效率高达 98（传统 UPS 最高为 93%）；-维护工作量小、成本低；-占地面积仅为蓄电池型 UPS 的 1/4，能量密度高；-可扩展性强：单系统 120KVA3.6 MVA；-无限次数充放电，充电速度快（15 秒钟）；-工作寿命长：产品使用寿命超过为 20 年；-对环境温度要求低（启动温度：-2040/运行温度：040）；-抗过载能力强；-无污染、绿色环保；鉴于磁悬浮飞轮 UPS 具有以上诸多优点，因而已逐渐被应用于大型数据中心、电信、银行、航空航天、军队、机场、医院以及生产企业高质量用电设备的重要场所。1以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民好学近乎知，力行近乎仁，知耻

4、近乎勇。中庸Active Power 市电开关 ting Powe24VF/WRedundant 24 VDC Starr磁悬浮飞轮UPS 自动转换开关 ATS 关键负载 非关键负载柴油发电机 连续供电系统组成示意图 2先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃Active Power 一、系统的组成及作用：1、磁悬浮飞轮（Flywheel）机械部分是坚固的钢制飞轮（转子），充电完成后，飞轮通过磁力轴承将其悬浮在真空中以 7700 转/分的速度旋转，来储存机械能量。当飞轮放电时，则采用磁路耦合原理和无刷磁励技术进行发电。2、UPS 采用并行在线

5、式设计，效率高达 98%a、过滤市电输入干扰，得到纯净的电源，保证用电设备的正常工作。b、飞轮充电时：UPS 将市电（三相交流电）整流成直流供给磁励线圈，同时又将直流电逆变成三相交流电供给定子工作线圈使转子高速运转储能。c、飞轮放电时：将飞轮的动能转变成三相交流电，整流成直流电后，又逆变成符合负载要求的交流电供应负载。同时直流又供应励磁线圈。3、切换柜（ATS）自动控制市电和柴油发电机组的输入输出，操作控制工作程序，与监控软件配合改变不同的输入输出控制模式。4、柴油发电机组 提供应急（备用）电源，自动启动，自动供电输出。5、启动单元 GenSTART 在市电或在飞轮工作状态下，GenSTART

6、 从飞轮获得能量，向柴油机提供启动电源（24V/1000A），以保护启动发电机所需的大电流放电，大大提高发电机的启动成功率。6、监控软件 对市电、柴油发电机组，飞轮 UPS，切换柜供电状况实时进行监控，并将工作状况的重要信息以短信方式发给相关人员，拨号上网远程监视整个系统的运行状况。7、磁悬浮飞轮 UPS 控制面板 控制面板为操作员提供与UPS进行人机对话的基本手段。面板向操作者提供有关设备安全运行的重要信息。控制面板允许操作者启动和停 3老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸Active Power 止UPS，改变运行参数和操作模式，显

7、示系统错误和遥测数据。具体可通过LCD显示如下信息：输入输出电压，功率因素，输出电流，飞轮速率，放电数量等。钥匙开关 钥匙开关 状态指示灯 箭头按钮 紧急停机按钮 软按钮 LCD 二、系统工作过程 1、输入市电（飞轮储能）接通市电，利用真空泵将飞轮抽成真空状态。将开关达打到旁路位置，给飞轮加电加温，（当飞轮温度达到正常值时），即给飞轮加电启动工作，此时市电（三相交流电）经整流供给磁励线圈，同时整流后的直流又经过逆变器供给飞轮工作线圈产生旋转磁场使飞轮转子工作，直到飞轮转速达到 7700 转/分（储能结束）。再将开关从旁路打到在线位置。（在线工作）。4志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟常将有日

8、思无日，莫待无时思有时。增广贤文Active Power 2、市电切换（瞬间断电）当市电在切换供电过程中（重合闸期间），即市电输入会出现断点时，由于飞轮是在线运行，此时高速旋转的飞轮立刻转入发电机工作输出，因此输出并没有出现断点，完全满足了不间断供电。3、市电故障时（首先由飞轮供电，然后转入柴油发电机供电）当市电出现故障时，负载先由飞轮供电，直到飞轮容量下降到 85时，监控软件发出指令自动启动柴油发电机组，35 秒钟立即转入柴油发电机组供电，在柴油发电机组供电的同时，飞轮又储存了能量，飞轮带负载的时间要根据负载的大小来决定。4、市电恢复正常 当备用柴油发电机组正常工作时又遇来市电时，首先有监控

9、软件要确定市电是否正常。当确认市电恢复正常 120 秒钟后，自动切换到市电供电。柴油发电机组经过 300 秒冷却后自动停机待命。5、市电受到干扰时对负载的保护 当市电发生异常波动时，磁悬浮飞轮 UPS 将市电输入自动断开，立即转入飞轮供电，以避免电网电压过高过低而影响用电设备。因此，飞轮 UPS 能达到对负载很好的保护作用。飞轮 UPS 300 系列 380/400/415V 50Hz 功率 120KVA 150KVA 250KVA 250KVA 500KVA 750KVA 输入 120KW 120KW 200KW 250KW 400KW 600KW 效率 96.00%95.00%96.00%

10、96.00%96.00%96.00%深度 865mm 865mm 865mm 865mm 宽度 1641mm 3226mm 4318mm 5410mm 高度 1980mm 2438mm 2438mm 2438mm 重量 2194kg 3494kg 5535kg 7577kg 负载 时间 100%15秒 75%20秒 50%30秒 25%60秒 5天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐Active Power 飞轮磁悬浮UPS系统说明 CleanSourceUPS是综合的一体化系统，该系统运用飞轮以旋转质量的形式来储存机械能。当市电被断

11、开时，UPS将储存在飞轮里的机械能转化为电能，向外界负载供电，直到下列其中一个情况发生为止。由后备发电机来承担负载 市电恢复 飞轮没有能量 一旦市电恢复，系统将负载转到市电而不会中断运行。UPS在商业化电源中得到广泛的应用。系统提供电压控制和停电保护，提供良好的稳定的电源，能在关键负载、电网电压下降、波动或停电情况下进行保护。下列（图一）中标出了系统的主要部件，输入，输出和变换器等节点的位置。这些节点决定系统的状态。输入节点和输出节点是对外应用的。使系统与电网和负载相连。变换器节点应用于系统的内部。直流母线是磁场线圈电流的电源。母线被作为飞轮的电源还是作为市电变换器的电源，决定了系统的模式。每

12、个部件的说明列于下表：输入接触器机械接触器，用以控制进入UPS的电流。输出接触器机械接触器，用以控制电流从UPS输出。旁路接触器电气操作的接触器，用作系统的旁路。静态开关半导体器件（闸流管）。当有某一超差情况发生时，使每一个MMU与市电输入隔离。飞轮变换器半导体器件，用来将直流母线电压变换成交流。当市电失效时，飞轮转换器将飞轮的交流整流到直流母线。市电变换器半导体器件，把滤波器节点处的AC电压整流成直流电压。当市电失去时，市电变换器把直流母线中的电压变换为系统运行所需的电压和频率。飞轮能量储存装置。6先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长

13、歌行Active Power 图一 顶部电缆插口 双组散热风扇（一组标准的，一组后备）静态开关 维修旁路开关 输入隔离开关 输出隔离开关 双变换逆变器 主动式的谐波抑制 控制面板 真空泵 自动旁路开关 底部电缆插口 磁悬浮飞轮 嵌入式悬浮磁能轴心 可现场更换的环形轴承座 磁场线圈 气隙电枢 悬浮飞轮 磁电供应转子 真空无摩擦运行电轨 极速非永磁体（转速 7700RPM）图二 磁悬浮飞轮结构 7勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备忍一句，息一怒，饶一着，退一步。增广贤文Active Power 飞轮磁悬浮UPS运行模式 UPS的功能是自动地向关键负载供应交流电。有几种操作模式来完成这个功能。大多

14、数运行模式中有几种状态发生。这些模式和状态被显示在LCD上。LCD安装在前面面板上。运行模式被列于下表.Online模式 Bypass模式 UPS不间断的进行自我检测和进入到市电电网，由于操作者的参与，在需要的情况下，不同的模式间进行自动的切换。UPS内部的搜索和切换线路，确保运行模式的自动改变和向关键负载传输电能。在线充电模式 Online在线模式是系统的标准运作模式。当系统用于这个模式时，负载得到保护，为了供应负载系统具有放电能力。Online充电当飞轮转速达到4000RPM时，系统处于这个状态。系统得到充电。系统也能支持放电。Online Standby当飞轮速度达到7700RPM时，且

15、系统并没有向负载供电，这时飞轮处于空载待机状态。8云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼Active Power 在线放电模式 Online Discharging（在线放电）当电网一旦断电，或出现影响供电的其他故障时，则又系统中的飞轮向负载供电，这种状态就称系统处于在线放电状态。Bypass旁路模式将进入的市电直接连接系统负载。当系统处于旁路模式时，负载不被保护的。要受到市电中断的影响。有下列事件之一者则进入旁路模式：启动 按钮开关（手动）纠正故障而失败 9吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语百学须先立志。朱熹

16、Active Power 10应用案例 2005年4月份 北京光纤厂采用 Active Power Inc.型号 CSUPS750KVA 磁悬浮储能不间断电源，一台 CAT 3512/1850KVA 柴油发电机。2005 年 8 月份珠海民航喷射机 A330 机长训练系统 Flight Simulator 安装 Active Power Inc.提供的飞轮磁悬浮储能不间断电源,型号为 CSUPS 100KVA.2005 年 6 月份 宁波化纤厂采用 Active Power Inc.磁悬浮储能不间断电源，型号 CSUPS750KVA，一台 CAT 3512/1850KVA 柴油发电机。2005 年 10 月份中华人民共和国第十届全国运动会采用 Active Power Inc.生产的磁悬浮储能移动式不间断供电电源，保证了十运会顺利进行。机场管制中心 南京供电公司 北京光纤厂 宁波化纤厂