一种电能转换系统的制作方法

本申请涉及电网技术领域，更具体地说，涉及一种电能转换系统。

背景技术：

微电网(micro-grid)，又称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微电网的负荷多为冲击性负荷，当负荷较大时，会导致微电网出现质量差和谐波大灯问题。微电网做为一个小电网，其发电与负荷均存在大波动与不确定性，特别在军用领域，负荷波动更加不可能有效预测。其中冲击性负荷以时间短幅度大的特点对电网有着诸多危害。冲击性负荷会导致电网发生如下事故：谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡、系统频率震荡。

在对于冲击性负荷的治理上，现有技术中，多数的文献的应对措施为滤波与使用svc(staticvarcompensator，无功补偿)装置。但是由于微电网其自身惯性系数小，阻尼不足，不具备大电网的抗扰动能力，所以在冲击性负荷下更加需要电能转换系统来调节。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电能转换系统，以保证微电网在冲击性负荷的情况下依然可以可靠供电，同时又可避免冲击性负荷对于微电网的冲击，解决了冲击性负荷导致的微电网谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡以及系统频率震荡的问题。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种电能转换系统，包括：电网接入装置、变流装置、飞轮电机以及飞轮转盘；其中，

所述电网接入装置的一端用于连接目标电网，另一端用于连接变流装置；

所述变流装置远离所述电网接入装置的一端与飞轮电机连接；

所述飞轮电机远离所述变流装置一端与所述飞轮转盘连接；

所述飞轮电机，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，拖动所述飞轮转盘降速，使所述飞轮转盘工作于发电模式，以使所述变流装置利用所述飞轮转盘存储的电能为所述目标电网供电；和用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，在所述变流装置转换的所述目标电网的电能的驱动下，拖动所述飞轮转盘升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘中。

可选的，所述变流装置包括：第一变流器和第二变流器；其中，

所述第一变流器的一端与所述电网接入装置的一端连接，另一端与所述第二变流器连接；

所述第二变流器远离所述第一变流器的一端与所述飞轮电极连接；

所述第二变流器，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，将所述飞轮转盘储存的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，以使所述第一变流器将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能并为所述目标电网供电；

所述第一变流器，用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，将所述目标电网提供的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，以使所述第二变流器将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能驱动所述飞轮电机，以使所述飞轮电机拖动所述飞轮转盘升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘中。

可选的，所述第一变流器和第二变流器均为三相全桥结构。

可选的，所述三相全桥结构包括：

并联连接的第一变流单元、第二变流单元和第三变流单元。

可选的，所述第一变流单元、第二变流单元和第三变流单元均由串接的两个变流器件构成；

所述变流器件包括：第一晶体管和第一二极管；

所述第一晶体管的发射极与所述第一二极管的正极连接，所述第一晶体管的集电极与所述第一二极管的负极连接。

可选的，所述变流装置还包括：

接于所述第一变流器和第二变流器之间的第一电容。

可选的，所述电网接入装置包括三个电抗器。

可选的，所述飞轮电机为异步电机。

可选的，所述飞轮电机与飞轮转盘同轴连接。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种电能转换系统，所述电能转换系统通过飞轮储能作为能量媒介，在冲击性负荷发生时(即所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时)，利用飞轮转盘存储的电能为目标电网供电。在冲击性负荷停止后(即在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时)，利用目标电网给飞轮转盘储能充电，由此使得微电网间接地给冲击性负荷供给能量，冲击性负荷与微电网完全隔离没有电气连接，从而实现了保证微电网在冲击性负荷的情况下依然可以可靠供电，同时又可避免冲击性负荷对于微电网的冲击的目的，解决了冲击性负荷导致的微电网谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡以及系统频率震荡的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图；

图2为本申请的另一个实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图；

图3为本申请的又一个实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图；

图4为本申请的一个可选实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图；

图5为本申请的另一个可选实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图；

图6为本申请的又一个可选实施例提供的一种电能转换系统的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中，多数的文献的应对措施为滤波与使用svc(staticvarcompensator，无功补偿)装置。但是由于微电网其自身惯性系数小，阻尼不足，不具备大电网的抗扰动能力，所以在冲击性负荷下更加需要电能转换系统来调节。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种电能转换系统，包括：电网接入装置、变流装置、飞轮电机以及飞轮转盘；其中，

所述电网接入装置的一端用于连接目标电网，另一端用于连接变流装置；

所述变流装置远离所述电网接入装置的一端与飞轮电机连接；

所述飞轮电机远离所述变流装置一端与所述飞轮转盘连接；

所述飞轮电机，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，拖动所述飞轮转盘降速，使所述飞轮转盘工作于发电模式，以使所述变流装置利用所述飞轮转盘存储的电能为所述目标电网供电；和用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，在所述变流装置转换的所述目标电网的电能的驱动下，拖动所述飞轮转盘升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘中。

所述电能转换系统通过飞轮储能作为能量媒介，在冲击性负荷发生时(即所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时)，利用飞轮转盘存储的电能为目标电网供电。在冲击性负荷停止后(即在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时)，利用目标电网给飞轮转盘储能充电，由此使得微电网间接地给冲击性负荷供给能量，冲击性负荷与微电网完全隔离没有电气连接，从而实现了保证微电网在冲击性负荷的情况下依然可以可靠供电，同时又可避免冲击性负荷对于微电网的冲击的目的，解决了冲击性负荷导致的微电网谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡以及系统频率震荡的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书所提及的“实施例”或类似用语表示与实施例有关的特性、结构或特征，包括在本实用新型的至少一实施例中。因此，本说明书所出现的用语“在一实施例中”、“在实施例中”以及类似用语可能但不必然都指向相同实施例。

再者，本实用新型所述特性、结构或特征可以以任何方式结合在一个或多个实施例中。然而相关领域的普通技术人员将看出本实用新型，即使没有利用其中一个或多个特定细节，或利用其它方法、组件、材料等亦可实施。另一方面，为避免混淆本实用新型，公知的结构、材料或操作并没有详细描述。

本申请实施例提供了一种电能转换系统，如图1所示，包括：电网接入装置10、变流装置20、飞轮电机30以及飞轮转盘40；其中，

所述电网接入装置10的一端用于连接目标电网，另一端用于连接变流装置20；

所述变流装置20远离所述电网接入装置10的一端与飞轮电机30连接；

所述飞轮电机30远离所述变流装置20一端与所述飞轮转盘40连接；

所述飞轮电机30，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，拖动所述飞轮转盘40降速，使所述飞轮转盘40工作于发电模式，以使所述变流装置20利用所述飞轮转盘40存储的电能为所述目标电网供电；和用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，在所述变流装置20转换的所述目标电网的电能的驱动下，拖动所述飞轮转盘40升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘40中。

在本实施例中，所述电能转换系统通过飞轮储能作为能量媒介，在冲击性负荷发生时(即所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时)，利用飞轮转盘40存储的电能为目标电网供电。在冲击性负荷停止后(即在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时)，利用目标电网给飞轮转盘40储能充电，由此使得微电网间接地给冲击性负荷供给能量，冲击性负荷与微电网完全隔离没有电气连接，从而实现了保证微电网在冲击性负荷的情况下依然可以可靠供电，同时又可避免冲击性负荷对于微电网的冲击的目的，解决了冲击性负荷导致的微电网谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡以及系统频率震荡的问题。

下面对所述电能转换系统的各个构成部分进行描述，可选的，如图2所示，所述变流装置20包括：第一变流器21和第二变流器22；其中，

所述第一变流器21的一端与所述电网接入装置10的一端连接，另一端与所述第二变流器22连接；

所述第二变流器22远离所述第一变流器21的一端与所述飞轮电极连接；

所述第二变流器22，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，将所述飞轮转盘40储存的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，以使所述第一变流器21将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能并为所述目标电网供电；

所述第一变流器21，用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，将所述目标电网提供的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，以使所述第二变流器22将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能驱动所述飞轮电机30，以使所述飞轮电机30拖动所述飞轮转盘40升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘40中。

参考图3，所述第一变流器21和第二变流器22均为三相全桥结构。

所述三相全桥结构包括：

并联连接的第一变流单元、第二变流单元和第三变流单元。

所述第一变流单元、第二变流单元和第三变流单元均由串接的两个变流器件构成；

所述变流器件包括：第一晶体管q1和第一二极管d1；

所述第一晶体管q1的发射极与所述第一二极管d1的正极连接，所述第一晶体管q1的集电极与所述第一二极管d1的负极连接。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图4所示，所述变流装置20还包括：

接于所述第一变流器21和第二变流器22之间的第一电容c。

所述第一电容c用于滤除杂散电能信号。

可选的，参考图5，所述电网接入装置10包括三个电抗器l。

每个所述电抗器l用于提供一相电能通路。

可选的，所述飞轮电机30为异步电机。

可选的，所述飞轮电机30与飞轮转盘40同轴连接。

参考图6，图6示出了电能转换系统的一种应用场景示意图，当所述目标电网接入电磁炮50后，电磁炮50为短时间大幅度的冲击性负荷。

在电磁炮50未启动时，目标电网通过电抗器l和第一变流器21，将目标电网的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，第二变流器22将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能，拖动飞轮电机30升速，飞轮电机30拖动飞轮转盘40升速，电能以动能形式存储在飞轮转盘40中。

在启动电磁炮50时，第二变流器22输出三相交流形式的电能拖动飞轮电机30减速，飞轮电机30拖动飞轮转盘40减速，使飞轮电机30工作于发电状态，将飞轮转盘40以动能形式存储的电能转换为三相交流形式的电能，第二变流器22将三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，第一变流器21将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能，通过电抗器l回馈至目标电网，给电磁炮50供电。

相应的，本申请实施例还提供了一种微电网，所述微电网包括负载和如上述任一实施例所述的电能转换系统。

参考图1，所述电能转换系统包括：电网接入装置10、变流装置20、飞轮电机30以及飞轮转盘40；其中，

所述电网接入装置10的一端用于连接目标电网，另一端用于连接变流装置20；

所述变流装置20远离所述电网接入装置10的一端与飞轮电机30连接；

所述飞轮电机30远离所述变流装置20一端与所述飞轮转盘40连接；

所述飞轮电机30，用于在所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时，拖动所述飞轮转盘40降速，使所述飞轮转盘40工作于发电模式，以使所述变流装置20利用所述飞轮转盘40存储的电能为所述目标电网供电；和用于在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时，在所述变流装置20转换的所述目标电网的电能的驱动下，拖动所述飞轮转盘40升速，以将所述目标电网的电能存储于所述飞轮转盘40中。

可选的，所述参考图6，所述负载可以为电磁炮50，当所述微电网接入电磁炮50后，电磁炮50为短时间大幅度的冲击性负荷。

在电磁炮50未启动时，微电网通过电抗器l和第一变流器21，将微电网的三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，第二变流器22将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能，拖动飞轮电机30升速，飞轮电机30拖动飞轮转盘40升速，电能以动能形式存储在飞轮转盘40中。

在启动电磁炮50时，第二变流器22输出三相交流形式的电能拖动飞轮电机30减速，飞轮电机30拖动飞轮转盘40减速，使飞轮电机30工作于发电状态，将飞轮转盘40以动能形式存储的电能转换为三相交流形式的电能，第二变流器22将三相交流形式的电能转换为直流形式的电能，第一变流器21将直流形式的电能转换为三相交流形式的电能，通过电抗器l回馈至微电网，给电磁炮50供电。

综上所述，本申请实施例提供了一种电能转换系统，所述电能转换系统通过飞轮储能作为能量媒介，在冲击性负荷发生时(即所述目标电网接入的负荷超过预设阈值时)，利用飞轮转盘40存储的电能为目标电网供电。在冲击性负荷停止后(即在所述目标电网接入的负荷小于预设阈值时)，利用目标电网给飞轮转盘40储能充电，由此使得微电网间接地给冲击性负荷供给能量，冲击性负荷与微电网完全隔离没有电气连接，从而实现了保证微电网在冲击性负荷的情况下依然可以可靠供电，同时又可避免冲击性负荷对于微电网的冲击的目的，解决了冲击性负荷导致的微电网谐波污染严重、电压波动和闪变、三相不平衡以及系统频率震荡的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。