CN115642625A - 飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出了飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质。飞轮储能系统包括：多相变流器，多相变流器的直流侧与供电电网相连；飞轮储能本体，飞轮储能本体包括多相电机，多相电机与多相变流器的交流侧相连；传感器，设置在多相变流器的直流侧与供电电网之间；控制器，分别与飞轮储能本体、多相变流器和传感器相连接，控制器用于根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式，基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制。本发明的飞轮储能系统，能够最大限度的提升多相变流器的转换效率，实现最大的节能效果，同时稳定网侧母线电压，提高系统工作稳定性。

Description

飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质

技术领域

本发明涉及储能系统技术领域，具体而言，涉及飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质。

背景技术

目前，城市轨道交通发展迅速。城市轨道交通基本采用直流1500V或750V供电制式，实现列车的牵引供电。列车制动时，先采用再生制动实现电能到直流供电网的回馈，列车所产生的制动能量相当可观，可供相邻列车牵引使用。但当发车密度不高以及回馈能量不能被相邻列车完全吸收时，会使得直流牵引网过压，甚至超出正常电压范围，影响轨道交通系统安全运行。针对再生能量制动带来的问题，可采用电阻能耗、逆变回馈、储能系统等几种方案解决。

电阻能耗方式，通过地面或车载制动电阻的消耗，实现制动能量的吸收。但是该方式属于能源的浪费，同时产生量大量的热，造成环境温度升高，并带来额外的降温能耗。

逆变回馈方式，将直流母线电压逆变，并经变压器隔离回馈给交流中低压电网，具有节能和一定的稳压作用，但是逆变回馈方式功率较高，属于短时工作制式，会对交流电网造成一定干扰。

飞轮储能方式，作为物理储能，具有功率密度高、安全性好、长寿命、环境适应性好等优点，非常适合于轨道交通储能系统。当前飞轮储能系统功率等级主流产品为200～333kW，如果用于地铁，需要多台飞轮阵列并机使用，造成了系统占地体积大、成本高、并机控制复杂等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的系统占地体积大、成本高、并机控制复杂的技术问题。

为此，本发明的一个方面在于提出了一种飞轮储能系统。

本发明的另一个方面在于提出了一种飞轮储能系统的控制方法。

本发明的再一个方面在于提出了一种飞轮储能系统的控制装置。

本发明的又一个方面在于提出了一种可读存储介质。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种飞轮储能系统，包括：多相变流器，多相变流器的直流侧与供电电网相连；飞轮储能本体，飞轮储能本体包括多相电机，多相电机与多相变流器的交流侧相连；传感器，设置在多相变流器的直流侧与供电电网之间，传感器用于采集供电电网的母线电压；控制器，分别与飞轮储能本体、多相变流器和传感器相连接，控制器用于根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式，基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制。

本发明提供的飞轮储能系统，包括多相变流器(相数多于三相)、飞轮储能本体、传感器及控制器，控制器分别与多相变流器、飞轮储能本体及传感器相连接。其中，飞轮储能本体包括多相电机(相数多于三相)，多相变流器的直流侧与供电电网相连，多相变流器的交流侧与多相电机相连。传感器设置在多相变流器的直流侧与供电电网之间，通过传感器采集供电电网的母线电压(即网侧母线电压，简称网压)。

以地铁列车为例，当列车制动时，将再生制动能量通过飞轮储能系统转化为飞轮的动能储存起来。当列车牵引启动时，将飞轮储存的动能转化为直流电能输出直流供电网，实现再生制动能量的回收利用。

控制器通过传感器获取到网侧母线电压，通过监测母线电压的变化情况，确定飞轮储能系统的控制模式，控制模式包括充电控制模式、放电控制模式、待命模式。在不同的控制模式下，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式，以最大限度的提升多相变流器的转换效率，实现最大的节能效果，同时稳定网侧母线电压，提高系统工作稳定性。

其中，多相电机包括六相电机等，多相变流器包括六相变流器，但不限于此。

以六相电机、六相变流器为例，两者匹配，飞轮储能系统具有至少三相和六相两种运行模式，在中小功率时可以采用三相电机运行，进而提高轻载下的系统转换效率，实现最大限度的节能效果。

根据本发明的上述飞轮储能系统，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，多相电机包括六相电机；多相变流器包括六相变流器。

在该技术方案中，本发明的飞轮储能系统采用六相电机及六相变流器，可以实现三相、六相运行，在中小功率时可以采用三相电机运行，进而提高轻载下的系统转换效率，实现最大限度的节能效果。

具体地，飞轮储能本体采用六相永磁电机，为双三相绕组电机，具备三相和六相运行两种状态。变流器为六相变流器输出，具有六个独立的功率模组。六相永磁电机和六相变流器两者匹配，飞轮储能系统具有三相、六相运行两种状态。六相为全功率运行状态，以2MW为例，三相为半载功率运行状态，即1MW。并且双三相互为冗余运行。

在上述任一技术方案中，飞轮储能本体的功率等级范围为：1MW至4MW；多相变流器的功率等级范围为：1MW至4MW。

进一步地，飞轮储能本体的功率等级与多相变流器的功率等级相同。

在该技术方案中，飞轮储能系统，单机功率等级典型值为1MW～4MW，并匹配同样功率等级的储能变流器。相比现有的多台小功率的飞轮储能系统具有占地面积小，集成度高，控制更加简单方便可靠等优点。以2MW飞轮储能系统为例，占地面积减少一半以上，成本显著降低，对于空间紧张的城市轨道交通站点尤为重要。本发明的单机大功率飞轮储能系统相比小功率飞轮储能系统集成度更高，效率更高，具有更好的节能效果。

在上述任一技术方案中，飞轮储能本体，还包括电阻，电阻设置在多相电机与多相变流器之间；控制器，与电阻相连接，控制器用于响应于预设信息，控制飞轮储能系统进入放电控制模式；获取多相电机的转速；基于转速达到预设转速时，启动电阻，以吸收多相电机产生的功率。

在该技术方案中，飞轮储能本体还包括电阻，电阻串联在多相电机与多相变流器之间。在需要的时候，比如飞轮储能系统需要停机或者维护时，多相变流器控制飞轮储能本体向直流母线释放能量，当达到飞轮储能工作最低转速时，控制器给飞轮储能本体柜下发控制指令，以启动电阻，从而快速消耗电机功率，实现电机的快速停机。具体地，控制器可通过向飞轮储能本体的控制单元下发指令，以使飞轮储能本体的控制单元启动电阻，进一步地，可通过控制与电阻并联的开关元件的导通或截止，而启动电阻。

在上述任一技术方案中，还包括：开关元件，设置在供电电网与多相变流器的直流侧之间。

在该技术方案中，飞轮储能系统还包括开关元件。开关元件设置在供电电网与多相变流器的直流侧之间，用于连接供电网络的正负母线和多相变流器。开关元件包括直流断路器、隔离开关等。

在上述任一技术方案中，控制器用于基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：基于飞轮储能系统处于充电控制模式，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，且小于第二电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第二电压上升阈值，且小于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升多相电机的转速。

在该技术方案中，当飞轮储能系统处于充电控制模式时，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压大于或等于第一电压上升阈值且小于第二电压上升阈值，飞轮储能系统仅需要小功率充电，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以使多相电机的转速得到提升，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第二电压上升阈值且小于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速提升，吸收直流电网能量。

可以理解地，第一功率小于第二功率，第二功率小于额定功率。

在上述任一技术方案中，控制器用于基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体还包括：基于飞轮储能系统处于放电控制模式，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，且大于第二电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第二电压下降阈值，且大于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速降低多相电机的转速。

在该技术方案中，当飞轮储能系统处于放电控制模式时，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压小于或等于第一电压下降阈值且大于第二电压下降阈值，飞轮储能系统仅需要小功率放电，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压小于或等于第二电压上升阈值且大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速下降，向直流电网释放能量。

在上述任一技术方案中，控制器用于根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：将母线电压与第一电压上升阈值、第一电压下降阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入充电控制模式；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，飞轮储能系统进入放电控制模式；基于母线电压大于第一电压下降阈值，小于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入待命模式。

在该技术方案中，通过设置第一电压上升阈值、第一电压下降阈值，并将其与母线电压进行比较，来确定飞轮储能系统的控制模式。当监测到母线电压超过或等于第一电压上升阈值，系统则进入充电控制模式，以吸收供电电网侧回馈的再生电能。当监测到母线电压低于或等于第一电压下降阈值，系统则进入放电控制模式，以将飞轮的动能转化为电能反馈回供电电网，避免母线电压继续下降，稳定系统工作稳定性。当监测到母线电压在第一电压上升阈值和第一电压下降阈值之间时，则令飞轮储能系统进入待命模式。

根据本发明的另一个方面，提出了一种飞轮储能系统的控制方法，飞轮储能系统包括多相变流器和多相电机，其中，多相变流器的直流侧与供电电网相连，多相变流器的交流侧与多相电机相连，控制方法包括：获取供电电网的母线电压；根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式；基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制。

本发明的飞轮储能系统的控制方法，通过传感器获取到网侧母线电压，通过监测母线电压的变化情况，确定飞轮储能系统的控制模式，控制模式包括充电控制模式、放电控制模式、待命模式。在不同的控制模式下，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式，以最大限度的提升多相变流器的转换效率，实现最大的节能效果，同时稳定网侧母线电压，提高系统工作稳定性。

在上述技术方案中，基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：基于飞轮储能系统处于充电控制模式，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，且小于第二电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第二电压上升阈值，且小于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升多相电机的转速。

在该技术方案中，当飞轮储能系统处于充电控制模式时，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压大于或等于第一电压上升阈值且小于第二电压上升阈值，飞轮储能系统仅需要小功率充电，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以使多相电机的转速得到提升，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第二电压上升阈值且小于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速提升，吸收直流电网能量。

可以理解地，第一功率小于第二功率，第二功率小于额定功率。

在上述任一技术方案中，基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：基于飞轮储能系统处于放电控制模式，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，且大于第二电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第二电压下降阈值，且大于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率运行，以加速降低多相电机的转速。

在该技术方案中，当飞轮储能系统处于放电控制模式时，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压小于或等于第一电压下降阈值且大于第二电压下降阈值，飞轮储能系统仅需要小功率放电，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压小于或等于第二电压上升阈值且大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速下降，向直流电网释放能量。

在上述任一技术方案中，根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：将母线电压与第一电压上升阈值、第一电压下降阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入充电控制模式；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，飞轮储能系统进入放电控制模式；基于母线电压大于第一电压下降阈值，小于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入待命模式。

在该技术方案中，通过设置第一电压上升阈值、第一电压下降阈值，并将其与母线电压进行比较，来确定飞轮储能系统的控制模式。当监测到母线电压超过或等于第一电压上升阈值，系统则进入充电控制模式，以吸收供电电网侧回馈的再生电能。当监测到母线电压低于或等于第一电压下降阈值，系统则进入放电控制模式，以将飞轮的动能转化为电能反馈回供电电网，避免母线电压继续下降，稳定系统工作稳定性。当监测到母线电压在第一电压上升阈值和第一电压下降阈值之间时，则令飞轮储能系统进入待命模式。

在上述任一技术方案中，飞轮储能系统还包括飞轮储能本体，飞轮储能本体包括电阻，控制方法还包括：响应于预设信息，控制飞轮储能系统进入放电控制模式；获取多相电机的转速；基于转速达到预设转速时，启动电阻，以吸收多相电机产生的功率

在该技术方案中，飞轮储能本体还包括电阻，具体地，电阻串联在多相电机与多相变流器之间。在需要的时候，比如飞轮储能系统需要停机或者维护时，多相变流器控制飞轮储能本体向直流母线释放能量，当达到飞轮储能工作最低转速时，控制器给飞轮储能本体柜下发控制指令，以启动电阻，从而快速消耗电机功率，实现电机的快速停机。具体地，控制器可通过向飞轮储能本体的控制单元下发指令，以使飞轮储能本体的控制单元启动电阻，进一步地，可通过控制与电阻并联的开关元件的导通或截止，而启动电阻。

根据本发明的又一个方面，提出了一种飞轮储能系统的控制装置，包括存储器，存储器存储有计算机程序；处理器，处理器执行计算机程序时实现如上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法。

本发明提供的飞轮储能系统的控制装置，包括存储器和处理器。其中，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法的步骤，因此该控制装置包括上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法的全部有益效果。

根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法。

本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案的飞轮储能系统的控制方法的全部有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的飞轮储能系统的示意框图；

图2是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之一；

图3是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之二；

图4是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之三；

图5是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制装置的示意框图；

图6是本申请一个具体实施例的飞轮储能系统的示意图；

图7是本申请一个具体实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图。

其中，图1、图6中附图标记：

1飞轮储能系统，10多相变流器，12飞轮储能本体，14传感器，16控制器，18开关柜，20飞轮本体柜，22开关元件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图7描述根据本申请实施例的飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质。

实施例一：

如图1所示，根据本发明的一个方面实施例，提出了一种飞轮储能系统1，包括：多相变流器10，多相变流器10的直流侧与供电电网相连；飞轮储能本体12，飞轮储能本体12包括多相电机，多相电机与多相变流器10的交流侧相连；传感器14，设置在多相变流器10的直流侧与供电电网之间，传感器14用于采集供电电网的母线电压；控制器16，分别与飞轮储能本体12、多相变流器10和传感器14相连接，控制器16用于根据母线电压确定飞轮储能系统1的控制模式，基于飞轮储能系统1处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器10和多相电机进行相应的控制。

本发明实施例提供的飞轮储能系统1，包括多相变流器10(相数多于三相，比如六相、九相、十八相等)、飞轮储能本体12、传感器14及控制器16，控制器16分别与多相变流器10、飞轮储能本体12及传感器14相连接。其中，飞轮储能本体12包括多相电机(相数多于三相，比如六相、九相、十八相等)，多相变流器10的直流侧与供电电网相连，多相变流器10的交流侧与多相电机相连。传感器14设置在多相变流器10的直流侧与供电电网之间，通过传感器14采集供电电网的母线电压(即网侧母线电压，简称网压)。

以地铁列车为例，当列车制动时，将再生制动能量通过飞轮储能系统1转化为飞轮的动能储存起来。当列车牵引启动时，将飞轮储存的动能转化为直流电能输出直流供电网，实现再生制动能量的回收利用。

控制器16通过传感器14获取到网侧母线电压，通过监测母线电压的变化情况，确定飞轮储能系统1的控制模式，控制模式包括充电控制模式、放电控制模式、待命模式。在不同的控制模式下，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果控制多相变流器10和多相电机启动对应的运行模式，以最大限度的提升多相变流器10的转换效率，实现最大的节能效果，同时稳定网侧母线电压，提高系统工作稳定性。

其中，多相电机包括六相电机等，多相变流器包括六相变流器，但不限于此。

以六相电机、六相变流器为例，两者匹配，飞轮储能系统1具有至少三相和六相两种运行模式，在中小功率时可以采用三相电机运行，进而提高轻载下的系统转换效率，实现最大限度的节能效果。

实施例二：

在上述实施例中，控制器用于基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：基于飞轮储能系统处于充电控制模式，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，且小于第二电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第二电压上升阈值，且小于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速；基于母线电压大于或等于第三电压上升阈值，提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升多相电机的转速。

在该实施例中，当飞轮储能系统处于充电控制模式时，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压大于或等于第一电压上升阈值且小于第二电压上升阈值，飞轮储能系统仅需要小功率充电，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以使多相电机的转速得到提升，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第二电压上升阈值且小于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速提升，吸收直流电网能量。

可以理解地，第一功率小于第二功率，第二功率小于额定功率。

在上述实施例中，控制器用于基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制的步骤，具体还包括：基于飞轮储能系统处于放电控制模式，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，且大于第二电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第二电压下降阈值，且大于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速；基于母线电压小于或等于第三电压下降阈值，提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速降低多相电机的转速。

在该实施例中，当飞轮储能系统处于放电控制模式时，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压小于或等于第一电压下降阈值且大于第二电压下降阈值，飞轮储能系统仅需要小功率放电，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压小于或等于第二电压上升阈值且大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速下降，向直流电网释放能量。

在上述实施例中，控制器用于根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：将母线电压与第一电压上升阈值、第一电压下降阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入充电控制模式；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，飞轮储能系统进入放电控制模式；基于母线电压大于第一电压下降阈值，小于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入待命模式。

在该实施例中，通过设置第一电压上升阈值、第一电压下降阈值，并将其与母线电压进行比较，来确定飞轮储能系统的控制模式。当监测到母线电压超过或等于第一电压上升阈值，系统则进入充电控制模式，以吸收供电电网侧回馈的再生电能。当监测到母线电压低于或等于第一电压下降阈值，系统则进入放电控制模式，以将飞轮的动能转化为电能反馈回供电电网，避免母线电压继续下降，稳定系统工作稳定性。当监测到母线电压在第一电压上升阈值和第一电压下降阈值之间时，则令飞轮储能系统进入待命模式。

实施例三：

在上述任一实施例中，多相电机包括六相电机；多相变流器10包括六相变流器。

在该实施例中，本发明的飞轮储能系统1采用六相电机及六相变流器，可以实现三相、六相运行，在中小功率时可以采用三相电机运行，进而提高轻载下的系统转换效率，实现最大限度的节能效果。

具体地，飞轮储能本体12采用六相永磁电机，为双三相绕组电机，具备三相和六相运行两种状态。变流器为六相变流器输出，具有六个独立的功率模组。飞轮储能系统1具有三相、六相运行两种状态。六相为全功率2MW运行状态。三相为半载功率1MW运行状态，双三相互为冗余运行。

实施例四：

在上述任一实施例中，飞轮储能本体12的功率等级范围为：1MW至4MW；多相变流器10的功率等级范围为：1MW至4MW；飞轮储能本体的功率等级与多相变流器的功率等级相同。

在该实施例中，飞轮储能系统1，单机功率等级典型值为1MW～4MW，并匹配同样功率等级的储能变流器。相比现有的多台小功率的飞轮储能系统1具有占地面积小，集成度高，控制更加简单方便可靠等优点。以2MW飞轮储能系统1为例，占地面积减少一半以上，成本显著降低，对于空间紧张的城市轨道交通站点尤为重要。本实施例的单机大功率飞轮储能系统1相比小功率飞轮储能系统1集成度更高，效率更高，具有更好的节能效果。

实施例五：

在上述任一实施例中，飞轮储能本体12，还包括电阻，电阻设置在多相电机与多相变流器10之间；控制器16，与电阻相连接，控制器16用于响应于预设信息，控制飞轮储能系统1进入放电控制模式；获取多相电机的转速；基于转速达到预设转速时，启动电阻，以吸收多相电机产生的功率。

在该实施例中，飞轮储能本体12还包括电阻，电阻串联在多相电机与多相变流器10之间。在需要的时候，比如飞轮储能系统1需要停机或者维护时，变流器控制飞轮储能本体12向直流母线释放能量，当达到飞轮储能本体工作最低转速时，控制器16给飞轮储能本体12机柜下发控制指令，启动电阻，快速消耗多相电机功率，实现多相电机的快速停机。

具体地，控制器16可通过向飞轮储能本体12的控制单元下发指令，以使飞轮储能本体12的控制单元启动电阻，进一步地，可通过控制与电阻并联的开关元件的导通或截止，而启动电阻。

实施例六：

如图6所示，在上述任一实施例中，飞轮储能系统还包括：开关元件22，设置在供电电网与多相变流器10的直流侧之间。

在该实施例中，飞轮储能系统1还包括开关元件22。开关元件22设置在供电电网与多相变流器10的直流侧之间。开关元件22包括直流断路器、隔离开关等。

实施例七：

图2是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之一。其中，该飞轮储能系统的控制方法，包括：

步骤102，获取供电电网的母线电压；

步骤104，根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式；

步骤106，基于飞轮储能系统处于不同的控制模式，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对多相变流器和多相电机进行相应的控制。

本发明实施例的飞轮储能系统的控制方法，通过传感器获取到网侧母线电压，通过监测母线电压的变化情况，确定飞轮储能系统的控制模式，控制模式包括充电控制模式、放电控制模式、待命模式。在不同的控制模式下，将母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式，以最大限度的提升多相变流器的转换效率，实现最大的节能效果，同时稳定网侧母线电压，提高系统工作稳定性。

飞轮储能系统包括多相变流器和多相电机，多相变流器的直流侧与供电电网相连，多相变流器的交流侧与多相电机相连，

实施例八：

图3是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之二。其中，该飞轮储能系统的控制方法，包括：

步骤202，基于飞轮储能系统处于充电控制模式，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；

步骤204，基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，且小于第二电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以提升多相电机的转速；

步骤206，基于母线电压大于或等于第二电压上升阈值，且小于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速；

步骤208，基于母线电压大于或等于第三电压上升阈值，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升多相电机的转速。

在该实施例中，当飞轮储能系统处于充电控制模式时，将母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压大于或等于第一电压上升阈值且小于第二电压上升阈值，飞轮储能系统仅需要小功率充电，控制多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以使多相电机的转速得到提升，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第二电压上升阈值且小于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升多相电机的转速，吸收直流电网能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率充电，控制多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速提升，吸收直流电网能量。

可以理解地，第一功率小于第二功率，第二功率小于额定功率

实施例九：

图4是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图之三。其中，该飞轮储能系统的控制方法，包括：

步骤302，基于飞轮储能系统处于放电控制模式，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；

步骤304，基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，且大于第二电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速；

步骤306，基于母线电压小于或等于第二电压下降阈值，且大于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速；

步骤308，基于母线电压小于或等于第三电压下降阈值，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并提升多相变流器的输出功率至额定功率运行，以加速降低多相电机的转速。

在该实施例中，当飞轮储能系统处于放电控制模式时，将母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较，基于不同的比较结果，控制多相变流器和多相电机启动对应的运行模式。具体地，当监测到母线电压小于或等于第一电压下降阈值且大于第二电压下降阈值，飞轮储能系统仅需要小功率放电，控制多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制多相电机启动三相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第一功率，以降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压小于或等于第二电压上升阈值且大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需中大功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机启动六相运行模式，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至第二功率，以加速降低多相电机的转速，向直流电网释放能量。

当母线电压大于第三电压上升阈值，飞轮储能系统需满功率放电，控制多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制多相电机在六相运行模式下以额定功率运行，并以稳定直流母线到额定电压为目标，提升多相变流器的输出功率至额定功率，控制多相电机的转速加速下降，向直流电网释放能量。

实施例十：

在上述实施例八和实施例九中，根据母线电压确定飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：将母线电压与第一电压上升阈值、第一电压下降阈值进行比较；基于母线电压大于或等于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入充电控制模式；基于母线电压小于或等于第一电压下降阈值，飞轮储能系统进入放电控制模式；基于母线电压大于第一电压下降阈值，小于第一电压上升阈值，飞轮储能系统进入待命模式。

在该实施例中，通过设置第一电压上升阈值、第一电压下降阈值，并将其与母线电压进行比较，来确定飞轮储能系统的控制模式。当监测到母线电压超过或等于第一电压上升阈值，系统则进入充电控制模式，以吸收供电电网侧回馈的再生电能。当监测到母线电压低于或等于第一电压下降阈值，系统则进入放电控制模式，以将飞轮的动能转化为电能反馈回供电电网，避免母线电压继续下降，稳定系统工作稳定性。当监测到母线电压在第一电压上升阈值和第一电压下降阈值之间时，则令飞轮储能系统进入待命模式。

实施例十一：

在上述任一实施例中，飞轮储能系统还包括飞轮储能本体，飞轮储能本体包括电阻，控制方法还包括：响应于预设信息，控制飞轮储能系统进入放电控制模式；获取多相电机的转速；基于转速达到预设转速时，启动电阻，以吸收多相电机产生的功率

在该实施例中，飞轮储能本体还包括电阻，具体地，电阻串联在多相电机与多相变流器之间。在需要的时候，比如飞轮储能系统需要停机或者维护时，多相变流器控制飞轮储能本体向直流母线释放能量，当达到飞轮储能工作最低转速时，控制器给飞轮储能本体柜下发控制指令，以启动电阻，从而快速消耗电机功率，实现电机的快速停机。具体地，控制器可通过向飞轮储能本体的控制单元下发指令，以使飞轮储能本体的控制单元启动电阻，进一步地，可通过控制与电阻并联的开关元件的导通或截止，而启动电阻。

实施例十二：

图5是本申请一个实施例的飞轮储能系统的控制装置400的示意框图。其中，该飞轮储能系统的控制装置400，包括：存储器402，存储器402存储有计算机程序；处理器404，处理器404执行计算机程序时实现如上述任一实施例的飞轮储能系统的控制方法。

本发明提供的飞轮储能系统的控制装置400，包括存储器402和处理器404。其中，存储器402存储有计算机程序，处理器404执行计算机程序时实现如上述任一实施例的飞轮储能系统的控制方法的步骤，因此该控制装置400包括上述任一实施例的飞轮储能系统的控制方法的全部有益效果。

根据本发明的又一个方面实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的飞轮储能系统的控制方法。因此该计算机可读存储介质包括上述任一实施例的飞轮储能系统的控制方法的全部有益效果。

具体实施例：

图6是本申请一个具体实施例的飞轮储能系统的示意图。

如图6所示，本实施例的飞轮储能系统1，包括飞轮储能本体柜20、多相变流器10、开关柜18、能量管理系统等部分组成。其中，能量管理系统包括控制器16。

开关柜18，用于连接城市轨道交通直流供电网的正负母线和多相变流器10，典型电压值为1500V或750V，下文以1500V为例。开关柜18由直流断路器、隔离开关、电压和电流测量仪表、状态指示灯、通信设备等组成。

多相变流器10，用于连接开关柜18和飞轮储能本体12。多相变流器10的直流侧和开关柜18的直流正负极连接。多相变流器10的交流侧和飞轮储能本体电机的定子接线端连接。多相变流器10用于实现直流和交流的双向电能变换。直流侧典型电压值为1500V±30％。交流侧采用六相输出，以和飞轮储能本体12的多相电机的六相匹配。

飞轮储能本体柜20，包括飞轮储能本体12、电阻。在本实施例中，飞轮储能本体柜20还包括仪表、磁悬浮轴承控制器、真空泵及控制单元、通信设备、柜体等。

能量管理系统与开关柜18、多相变流器10、飞轮储能本体柜20之间具有信号连接。

开关柜18和能量管理系统之间传输开关柜18的开关分合闸控制指令、分合闸状态、开关柜18的直流电压、电流等数据。

多相变流器10和能量控制系统之间传输飞轮储能系统充放电控制指令，转速、电压、电流控制指令和反馈信号等。

飞轮储能本体柜20和能量管理系统之间传输飞轮电机转速、磁悬浮轴承控制指令和状态、飞轮本体温度等信号。

飞轮储能本体柜20和多相变流器10的控制器之间传输飞轮电机位置、速度、磁悬浮轴承工作状态等信号。

飞轮储能本体12采用六相永磁电机，为双三相绕组电机，具备三相和六相运行两种状态。多相变流器10为六相变流器输出，具有六个独立的功率模组。飞轮储能系统1具有三相、六相运行两种状态。六相为全功率2MW运行状态。三相为半载功率1MW运行状态，双三相互为冗余运行。

飞轮储能系统1工作流程：

首先飞轮储能系统1抽真空达到预定气压值后，磁悬浮轴承开始启动悬浮，悬浮稳定后，变流器通过开关柜18连接地铁直流供电网，实现变流器的预充电。在能量管理系统控制下，飞轮储能电机按照预定转速上升曲线开始启动加速到预定转速，这里典型值设定为额定转速的70％。完成飞轮储能系统的自启动。

列车制动时，向直流供电网回馈能量，直流网压升高。(1)当能量管理系统监测到当直流网压上升到第一上升阈值时，能量管理系统给变流器下发控制指令，令其启动DC/AC(直流-交流)三相变换，控制飞轮电机转速上升，吸收直流电网能量。(2)当能量管理系统监测到当直流网压上升到第二上升阈值时，能量管理控制给变流器下发控制指令，令其启动DC/AC六相变换，控制飞轮电机提高功率加速上升，吸收直流电网能量。(3)当能量管理系统监测到当直流网压上升到第三上升阈值时，能量管理系统给变流器下发控制指令，提升功率到六相输出最大功率，控制飞轮电机加速上升，满功率吸收功率，以抑制直流电网网压的进一步提升。列车制动接近完成时，直流母线电压基本恢复正常。

列车启动时，从直流供电网吸收能量，直流网压降低。(1)当能量管理系统监测到当直流网压下降到第一下降阈值时，能量管理系统给变流器下发控制指令，令其启动三相AC/DC(交流-直流)变换，以稳定直流母线到额定电压为目标，控制飞轮电机转速下降，向直流电网释放能量。(2)当能量管理系统监测到当直流网压下降到第二下降阈值时，能量管理系统给变流器下发控制指令，令其启动六相AC/DC变换，以稳定直流母线到额定电压为目标，控制飞轮电机转速加速下降，向直流电网释放能量。(3)当能量管理系统监测到当直流网压下降到第三下降阈值时，能量管理系统给变流器下发控制指令，提升功率到最大功率，控制飞轮电机加速下降，满功率释放功率，以抑制直流电网网压的进一步下降。列车启动加速接近完成时，直流母线电压基本恢复正常。

当能量管理系统检测到直流网压处于第一电压下降阈值和第一电压上升阈值之间时，能量管理系统下发指令，使飞轮储能系统处于待机状态。

在飞轮储能系统1仅需要小功率充放电时，能量管理系统给变流器下发控制指令，可以采用三相电机工作，实现半载运行，进而提高变流器和电机的效率，避免轻载状态下大马拉小车造成转换效率不高的问题。通常，在能量管理系统检测到直流母线电压超过第一电压上升阈值且低于第二电压上升阈值时，或者在能量管理系统检测到直流母线电压低于第一电压下降阈值且高于第二电压下降阈值时，启动三相电机运行模式，最大限度的提升转换效率，实现最大的节能效果。

能量管理系统会定期实现三相运行的轮换，让双三相电机及对应功率模组工作状态尽量一致，比如每个充放电周期轮换一次。

具体地，第一、第二、第三电压上升阈值为1600V、1670V、1740V。

具体地，第一、第二、第三电压下降阈值为1400V、1330V、1260V。

电压上升、下降阈值根据需要可以通过能量管理系统进行设置调节。

在多相变流器10某一相故障时，或者某相飞轮电机定子异常时，多相变流器10或者飞轮储能本体柜20会向能量管理系统发送故障信息。能量管理系统给多相变流器下发控制信号，实现飞轮电机的三相运行，进而提高系统工作可靠性。

能量管理系统检测开关柜18直流电压、直流电流，通过计算实线输入功率、输出功率、节能量的计算和统计显示。

飞轮储能系统1需要停机或者维护时，多相变流器10控制飞轮储能本体12向直流母线释放能量，当达到飞轮储能工作最低转速时。能量管理系统给飞轮储能本体柜20下发控制指令，启动电阻，快速消耗电机功率，实现电机的快速停机。

本实施例提出适用于城市轨道交通再生制动能量回收利用的飞轮储能系统，既能实现再生能量的吸收与利用，具有显著的节能效果，还起到直流供电网的稳压作用，同时本系统功率较大，可以省去制动电阻。另外，飞轮储能系统与轨道交通仅有直流接口，不会干扰轨道交通交流电网。从而，相比传统的制动电阻能耗制动、逆变回馈制动方式，本发明具有显著的技术优势。

图7是本申请一个具体实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程示意图。其中，该飞轮储能系统的控制方法，包括：

步骤502，开关柜电压传感器检测直流网压；

步骤504，网压≥第一电压上升阈值；若是，执行步骤506，若否，执行步骤518；

步骤506，网压≥第三电压上升阈值；若是，执行步骤508，若否，执行步骤510；

步骤508，飞轮储能系统六相工作模式，额定功率升速运行；

步骤510，网压≥第二电压上升阈值；若是，执行步骤512，若否，执行步骤514；

步骤512，飞轮储能系统六相工作模式，中大功率升速运行；

步骤514，网压≥第一电压上升阈值；若是，执行步骤516，若否，执行步骤532；

步骤516，飞轮储能系统三相工作模式，中小功率升速运行；

步骤518，网压≤第一电压下降阈值；若是，执行步骤520，若否，执行步骤532；

步骤520，网压≤第三电压下降阈值；若是，执行步骤522，若否，执行步骤524；

步骤522，飞轮储能系统六相工作模式，额定功率降速稳压运行；

步骤524，网压≤第二电压上升阈值；若是，执行步骤526，若否，执行步骤528；

步骤526，飞轮储能系统六相工作模式，中大功率降速稳压运行；

步骤528，网压≤第一电压下降阈值；若是，执行步骤530，若否，执行步骤532；

步骤530，飞轮储能系统三相工作模式，中小功率降速稳压运行；

步骤532，待命。

其中，网压即供电电网侧母线电压。

本发明各实施例提供的飞轮储能系统、控制方法、控制装置和可读存储介质，可以广泛应用于地铁、单轨、高铁等城市轨道交通系统，以及具有类似应用场景的双向能量转换系统。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括：

多相变流器，所述多相变流器的直流侧与供电电网相连；

飞轮储能本体，所述飞轮储能本体包括多相电机，所述多相电机与所述多相变流器的交流侧相连；

传感器，设置在所述多相变流器的直流侧与所述供电电网之间，所述传感器用于采集所述供电电网的母线电压；

控制器，分别与所述飞轮储能本体、所述多相变流器和所述传感器相连接，所述控制器用于根据所述母线电压确定所述飞轮储能系统的控制模式，基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述控制器用于基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：

基于所述飞轮储能系统处于充电控制模式，将所述母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；

基于所述母线电压大于或等于所述第一电压上升阈值，且小于所述第二电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制所述多相电机启动三相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至第一功率，以提升所述多相电机的转速；

基于所述母线电压大于或等于所述第二电压上升阈值，且小于所述第三电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升所述多相电机的转速；

基于所述母线电压大于或等于所述第三电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升所述多相电机的转速。

3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述控制器用于基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制的步骤，具体还包括：

基于所述飞轮储能系统处于放电控制模式，将所述母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；

基于所述母线电压小于或等于所述第一电压下降阈值，且大于所述第二电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制所述多相电机启动三相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述第一功率，以降低所述多相电机的转速；

基于所述母线电压小于或等于所述第二电压下降阈值，且大于所述第三电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述第二功率，以加速降低所述多相电机的转速；

基于所述母线电压小于或等于所述第三电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述额定功率，以加速降低所述多相电机的转速。

4.根据权利要求3所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述控制器用于根据所述母线电压确定所述飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：

将所述母线电压与所述第一电压上升阈值、所述第一电压下降阈值进行比较；

基于所述母线电压大于或等于第一电压上升阈值，所述飞轮储能系统进入所述充电控制模式；

基于所述母线电压小于或等于第一电压下降阈值，所述飞轮储能系统进入所述放电控制模式；

基于所述母线电压大于所述第一电压下降阈值，小于所述第一电压上升阈值，所述飞轮储能系统进入待命模式。

5.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，

所述多相电机包括六相电机；

所述多相变流器包括六相变流器。

6.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，

所述飞轮储能本体的功率等级范围为：1MW至4MW；

所述多相变流器的功率等级范围为：1MW至4MW。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的飞轮储能系统，其特征在于，还包括：

开关元件，设置在所述供电电网与所述多相变流器的直流侧之间。

8.根据权利要求7所述的飞轮储能系统，其特征在于，

所述飞轮储能本体，还包括电阻，所述电阻设置在所述多相电机与所述多相变流器之间；

所述控制器，与所述电阻相连接，所述控制器用于响应于预设信息，控制所述飞轮储能系统进入放电控制模式；获取所述多相电机的转速；基于所述转速达到预设转速时，启动所述电阻，以吸收多相电机产生的功率。

9.一种飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统包括多相变流器和多相电机，其中，所述多相变流器的直流侧与供电电网相连，所述多相变流器的交流侧与所述多相电机相连，所述控制方法包括：

获取所述供电电网的母线电压；

根据所述母线电压确定所述飞轮储能系统的控制模式；

基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，并根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制。

10.根据权利要求9所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：

基于所述飞轮储能系统处于充电控制模式，将所述母线电压与第一电压上升阈值、第二电压上升阈值、第三电压上升阈值进行比较；

基于所述母线电压大于或等于所述第一电压上升阈值，且小于所述第二电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流三相变换模式，控制所述多相电机启动三相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至第一功率，以提升所述多相电机的转速；

基于所述母线电压大于或等于所述第二电压上升阈值，且小于所述第三电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至第二功率，以加速提升所述多相电机的转速；

基于所述母线电压大于或等于所述第三电压上升阈值，控制所述多相变流器启动直流-交流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至额定功率，以加速提升所述多相电机的转速。

11.根据权利要求10所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述基于所述飞轮储能系统处于不同的控制模式，将所述母线电压与不同的电压阈值进行比较，根据比较结果对所述多相变流器和所述多相电机进行相应的控制的步骤，具体包括：

基于所述飞轮储能系统处于放电控制模式，将所述母线电压与第一电压下降阈值、第二电压下降阈值、第三电压下降阈值进行比较；

基于所述母线电压小于或等于所述第一电压下降阈值，且大于所述第二电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流三相变换模式，控制所述多相电机启动三相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述第一功率，以降低所述多相电机的转速；

基于所述母线电压小于或等于所述第二电压下降阈值，且大于所述第三电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述第二功率，以加速降低所述多相电机的转速；

基于所述母线电压小于或等于所述第三电压下降阈值，控制所述多相变流器启动交流-直流六相变换模式，控制所述多相电机启动六相运行模式，并提升所述多相变流器的输出功率至所述额定功率，以加速降低所述多相电机的转速。

12.根据权利要求11所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电压确定所述飞轮储能系统的控制模式的步骤，具体包括：

将所述母线电压与所述第一电压上升阈值、所述第一电压下降阈值进行比较；

基于所述母线电压大于或等于第一电压上升阈值，所述飞轮储能系统进入所述充电控制模式；

基于所述母线电压小于或等于第一电压下降阈值，所述飞轮储能系统进入所述放电控制模式；

基于所述母线电压大于所述第一电压下降阈值，小于所述第一电压上升阈值，所述飞轮储能系统进入待命模式。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统还包括飞轮储能本体，所述飞轮储能本体包括电阻，所述控制方法还包括：

响应于预设信息，控制所述飞轮储能系统进入放电控制模式；

获取所述多相电机的转速；

基于所述转速达到预设转速时，启动所述电阻，以吸收多相电机产生的功率。

14.一种飞轮储能系统的控制装置，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器存储有计算机程序；

处理器，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求9至13中任一项所述的飞轮储能系统的控制方法。

15.一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求9至13中任一项所述的飞轮储能系统的控制方法。

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