CN109217480B - 一种飞轮电池储能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞轮电池储能装置，属于电池技术领域。该装置包括柜体1、制动电阻2、风机模块3、电池功率模块4、电池电容模块5、LCL滤波器6、PCS储能逆变器7、进线断路器8、预充电模块9、飞轮电池10、真空泵11、控制元件12、LCL进线母排13、PCS进线母排14、二次元件活门15、控制电源进线端子16。其中柜体1分为PCS舱和电池舱，分别有独立的风道，飞轮电池10和真空泵11放置在电池舱内，PCS舱内集成了电池储能装置的所有AC‑DC‑AC变换的器件。本发明优点为：结构紧凑、布局合理、美观，既便于飞轮电池、PCS储能逆变器的安装和维护，也便于电池装置的集成调试和模块化生产。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种飞轮电池储能装置。
背景技术
随着社会经济的快速发展，能源和环境问题成为社会快速发展的主要阻碍。在能源短缺的情况下，目前的耗能设备和耗能方式使得世界上总能量的50％-70％白白浪费了。因此在开发新能源的同时，研究如何回收存储被白白浪费的能量变得非常重要。目前的储能方式主要有：化学储能、物理储能和超导储能，在这几种储能方式中化学储能技术比较成熟，并已得到广泛的应用，但是它使用寿命短、受外界条件显著影响、对环境污染严重。超导储能对技术要求高、对环境要求苛刻暂时还不适合大规模应用。物理储能是利用物理方法将能量存储起来，绿色环保无污染比较适合当前发展的要求。物理储能方式主要有抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。在这几种物理储能方式中飞轮储能以其在使用寿命长、整机效率高、抗输出过载能力强、输入功率因素高，对各种输入功率因素负载的适应能力强，允许工作温度范围宽及无需配置电池组等优点日益受到人们的重视。电磁干扰对飞轮电池、逆变器系统的工作有非常大的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种布局合理、满足散热性能,同时便于飞轮电池、储能逆变器安装和维护的紧凑型电池储能装置。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种飞轮电池储能装置，该装置包括柜体(1)、制动电阻(2)、风机模块(3)、电池功率模块(4)、电池电容模块(5)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器(7)、进线断路器(8)、预充电模块(9)、飞轮电池(10)、真空泵(11)、控制元件(12)、LCL进线母排(13)、PCS进线母排(14)、二次元件活门(15)、控制电源进线端子(16)；
所述柜体(1)分为PCS舱和电池舱，中间有隔板，两个舱室分别有独立的风道，飞轮电池(10)和真空泵(11)放置在电池舱内，PCS舱内集成有电池储能装置的AC-DC-AC变换的器件；
制动电阻(2)安装于柜体(1)的顶盖上，风机模块(3)、电池功率模块(4)吊装在柜体(1)的顶盖下；
PCS舱内采用双层安装的结构，二次元件活门(15)正面用于安装控制元件(12)，背部空间用于安装电池电容模块(5)；
进线断路器(8)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器(7)并列布置，由LCL进线母排(13)与PCS进线母排(14)依次连接，底部预留电缆空间用于电池装置并联接线；
预充电模块布置在进线断路器(8)左侧，便于预充电电缆布线。
进一步，所述进线断路器(8)用L型安装板支撑，与LCL进线母排(13)深度方向保持合理的距离，LCL滤波器(6)的节点正面安装；
进线断路器(8)采用下口进线，使得从进线断路器(8)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器的主回路铜排走向合理；LCL进线母排(14)、PCS进线母排(13)采用混合折弯的方式排列。
进一步，所述LCL滤波器(6)、电池电容模块(5)、电池功率模块(4)风道串联，同时通过柜顶的风机散热；
PCS储能逆变器(7)采用底部离心风机的方案进行散热；电池舱柜的顶风机既用于飞轮电池(10)和制动电阻(2)的散热。
进一步，所述二次元件活门(15)采用双轴设计，能够打开145度和安装背面的电容模块。
进一步，所述PCS储能逆变器(7)和LCL滤波器(6)底部支撑梁采用槽钢拼焊的结构，结构件底部预留PCS进线母排(13)的固定孔和绝缘板固定孔。
进一步，所述飞轮电池(10)有单独的固定底座与柜体(1)的底托完全独立，以避免飞轮高速运转时对机柜带来的共振。
进一步，所述飞轮电池(10)采用滑轨安装到底座上。
本发明的有益效果在于：本发明结构紧凑、布局合理、美观，既便于飞轮电池、PCS储能逆变器的安装和维护，也便于电池装置的集成调试和模块化生产。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明柜内元件正面轴侧视图；
图2为本发明整体的正面轴侧视图；
图3为本发明的柜内元件正面视图；
图4为本发明的柜内元件背面视图；
图5为本发明的PCS逆变器和飞轮电池抽出来后正面等轴侧视图。
附图标记：1-柜体，2-制动电阻，3-风机模块，4-电池功率模块，5-电池电容模块，6-LCL滤波器，7-PCS储能逆变器，8-进线断路器，9-预充电模块，10-飞轮电池，11-真空泵，12-控制元件，13-LCL进线母排，14-PCS进线母排，15-二次元件活门，16-控制电源进线端子。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1～图5所示，一种飞轮电池储能装置，包括柜体1、制动电阻2、风机模块3、电池功率模块4、电池电容模块5、LCL滤波器6、PCS储能逆变器7、进线断路器8、预充电模块9、飞轮电池10、真空泵11、控制元件12、LCL进线母排13、PCS进线母排14、二次元件活门15、控制电源进线端子16。
其中柜体分为PCS舱和电池舱，中间有隔板，两个舱室分别有独立的风道，飞轮电池和真空泵放置在电池舱内，PCS舱内集成了电池储能装置的所有AC-DC-AC变换的器件。制动电阻安装于柜体的顶盖上面，风机模块、电池功率模块吊装在柜体的顶盖下面。PCS舱内采用双层安装的结构，二次元件活门正面用于安装控制元件，背部空间用于安装电池电容模块。进线断路器、LCL滤波器、PCS储能逆变器并列布置，由LCL进线母排与PCS进线母排依次连接，底部预留足够的电缆空间便于电池装置并联接线。预充电模块布置在进线断路器左侧，便于预充电电缆布线。
进线断路器用L型安装板支撑，与LCL深度方向保持合理的距离，LCL装置的节点正面安装。进线断路器采用下口进线，使得从进线断路器、LCL滤波器、PCS储能逆变器的主回路铜排走向合理。LCL进线母排、PCS进线母排采用混合折弯的方式，减少了搭接点，外形美观。
LCL滤波器、电池电容模块、电池功率模块风道串联，同时通过柜顶的风机散热。PCS储能逆变器采用底部离心风机的方案进行散热。电池舱柜顶风机既用于飞轮电池的散热，也同时将制动电阻的热量带走。
二次元件活门，采用双轴设计，活门可以打开145度，可以直接安装背面的电容模块，便于电容模块的安装和维护。
PCS储能逆变器和LCL滤波器底部支撑梁采用槽钢拼焊的结构，既能保证结构件的强度，同时结构件底部预留PCS进线母排的固定孔和绝缘板固定孔。
飞轮电池有单独的固定底座与柜体的底托完全独立，以避免飞轮高速运转时对机柜带来的共振，提高设备的可靠性。
飞轮电池采用滑轨安装到底座上，便于现场安装和设备维护。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种飞轮电池储能装置，其特征在于：该装置包括柜体(1)、制动电阻(2)、风机模块(3)、电池功率模块(4)、电池电容模块(5)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器(7)、进线断路器(8)、预充电模块(9)、飞轮电池(10)、真空泵(11)、控制元件(12)、LCL进线母排(13)、PCS进线母排(14)、二次元件活门(15)、控制电源进线端子(16)；
所述柜体(1)分为PCS舱和电池舱，中间有隔板，两个舱室分别有独立的风道，飞轮电池(10)和真空泵(11)放置在电池舱内，PCS舱内集成有电池储能装置的AC-DC-AC变换的器件；
制动电阻(2)安装于柜体(1)的顶盖上，风机模块(3)、电池功率模块(4)吊装在柜体(1)的顶盖下；
PCS舱内采用双层安装的结构，二次元件活门(15)正面用于安装控制元件(12)，背部空间用于安装电池电容模块(5)；
进线断路器(8)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器(7)并列布置，由LCL进线母排(13)与PCS进线母排(14)依次连接，底部预留电缆空间用于电池装置并联接线；
预充电模块布置在进线断路器(8)左侧，便于预充电电缆布线。
2.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述进线断路器(8)用L型安装板支撑，与LCL进线母排(13)深度方向保持合理的距离，LCL滤波器(6)的节点正面安装；
进线断路器(8)采用下口进线，使得从进线断路器(8)、LCL滤波器(6)、PCS储能逆变器的主回路铜排走向合理；LCL进线母排(13)、PCS进线母排(14)采用混合折弯的方式排列。
3.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述LCL滤波器(6)、电池电容模块(5)、电池功率模块(4)风道串联，同时通过柜顶的风机散热；
PCS储能逆变器(7)采用底部离心风机的方案进行散热；电池舱柜的顶风机既用于飞轮电池(10)和制动电阻(2)的散热。
4.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述二次元件活门(15)采用双轴设计，能够打开145度和安装背面的电容模块。
5.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述PCS储能逆变器(7)和LCL滤波器(6)底部支撑梁采用槽钢拼焊的结构，结构件底部预留PCS进线母排(14)的固定孔和绝缘板固定孔。
6.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述飞轮电池(10)有单独的固定底座与柜体(1)的底托完全独立，以避免飞轮高速运转时对机柜带来的共振。
7.根据权利要求1所述的一种飞轮电池储能装置，其特征在于：所述飞轮电池(10)采用滑轨安装到底座上。
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