本發明涉及不間斷電源技術領域，具體涉及一種采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統及控制方法，該不間斷電源系統包括設于交流輸入端和交流輸出端之間的雙變換式UPS高頻裝置、以及與雙變換式UPS高頻裝置連接的飛輪儲能裝置。本發明的采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統，飛輪儲能裝置包括直流?交流雙向變換器和飛輪儲能單元，在雙變換式UPS高頻裝置中無需設置直流?直流變換器，增加了雙變換式UPS高頻裝置的效率，同時降低了雙變換式UPS高頻裝置成本、減小了雙變換式UPS高頻裝置的體積，雙變換式UPS高頻裝置和飛輪儲能裝置之間無通信聯系，簡化了系統接線，降低了設備之間的依賴性，增強了系統的兼容性。

技術領域

本發明涉及不間斷電源技術領域，具體涉及一種采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統及控制方法。

背景技術

目前應用最廣泛的UPS是在線雙變換式UPS，在線雙變換式UPS通常又可分為工頻機和高頻機兩種類型。工頻機通常由可控硅SCR整流器、IGBT逆變器、旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，故稱之為工頻UPS。高頻機通常由IGBT高頻整流器、電池變換器、IGBT逆變器和旁路組成。IGBT可以通過控制加在其門極的驅動來控制IGBT的開通與關斷，IGBT整流器開關頻率通常在幾kHz到幾十kHz，甚至高達上百kHz，相對于50Hz工頻，稱之為高頻UPS。

在線雙變換式UPS通常配備鉛酸蓄電池，用于在市電失電時提供后備供電。工頻UPS采用降壓整流的方式，典型的母線電壓通常為300V～500V之間，鉛酸蓄電池組可以直接掛在直流母線，不需要另外增加電池變換器來進行電壓轉換。高頻UPS整流采用升壓整流模式，其輸出直流母線的電壓比輸入交流線電壓的峰峰值高，一般典型值為700V～800V左右。如果鉛酸蓄電池組直接掛接在母線上，所需要串聯的電池節數太多，超出了鉛酸蓄電池所允許串聯數量的限制。因此一般高頻UPS會單獨配置一個雙向DC/DC電池變換器，用于直流母線和電池之間的電壓轉換，將直流電壓變換到鉛酸電池組適合的范圍內。對于高頻UPS來說，為了適應鉛酸蓄電池，采用雙向DC/DC電池變換器已成為一種典型的配置。

由于飛輪儲能裝置自帶DC/AC雙向變流器，其DC側接入電壓范圍可調，完全可以滿足高頻UPS裝置的直流母線電壓變化范圍，因此，對于采用飛輪儲能的高頻雙變換式UPS來說，如果沿襲傳統的設計方式，增加一個DC/DC變換環節，不僅降低了UPS系統的效率，而且增加了UPS設備的成本和體積，增加了系統控制的復雜度。

鑒于此，克服以上現有技術中的缺陷，提供一種新的采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提供一種采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統及控制方法。

本發明第一方面提供了一種采用飛輪儲能的高頻雙變換式不間斷電源系統，該系統包括：

設于交流輸入端和交流輸出端之間的雙變換式UPS高頻裝置，所述雙變換式UPS高頻裝置包括：交流-直流整流器、以及與所述交流-直流整流器連接的直流-交流逆變器；

耦合于所述交流-直流整流器和所述直流-交流逆變器之間的直流母線的飛輪儲能裝置，所述飛輪儲能裝置包括：與所述直流母線連接的直流-交流雙向變換器、與所述直流-交流雙向變換器連接的飛輪儲能單元、和與所述直流-交流雙向變換器和所述飛輪儲能單元均連接的飛輪控制器，所述飛輪控制器用于根據所述飛輪儲能裝置輸入端的輸入電壓控制所述飛輪儲能裝置的運行狀態。

優選地，所述飛輪控制器被配置為執行如下步驟：

不間斷的監測所述飛輪儲能裝置輸入端的輸入電壓；

當所述輸入電壓大于或等于第一電壓閾值時，對所述飛輪儲能裝置進行充電；以及

當所述輸入電壓小于或等于第二電壓閾值時，控制飛輪儲能裝置進行放電。