1. 研究目的与意义（文献综述）

（一） 研究目的及意义

能源作为现代工业的支柱，关系到整个社会的发展。能源需求的多样性，高可靠性和波动性对于能源的储存提出了更高的要求。在电力系统中，就需要一种高效的储能装置来防止电压突然下降以及完全的电源故障，而不间断电源（uninterruptiblepower supply, ups）就是解决这些问题的有效方法之一，而且随着个人电脑的普及，不间断电源的需求也在日益增长。

传统的不间断电源一般使用电池进行能量储存，电池型的不间断电源确实具有一些优点，比如：模块性高，可集成性强，不受地域以及环境的限制，系统结构简单成本低。但是它仍然存在一些本身所难以克服的缺点，比如体积大，重量大，维护成本高等等。近年来，人们在新型电池，超导线圈，蓄压器存储，超级电容方面奋力推进，但是大多数技术仍然在试验中，因此，飞轮储能以其高效率，低损耗等优点被视为兆瓦级或者秒级领域最适合的高容量存储设备。

2. 研究的基本内容与方案

（一）研究（设计）的基本内容

1. 飞轮储能不间断电源设计及应用文献调研及综述；
2. 飞轮储能不间断电源系统设计；
3. 飞轮储能不间断电源系统建模及仿真；
4. 飞轮储能不间断电源系统的特性分析。

（二）研究目标

1. 基于电气工程基本理论，完成一套飞轮储能不间断电源系统的具体参数设计；其中额定功率为200kw，能量储存量大于1kwh；
2. 对设计完成的飞轮储能不间断电源进行建模和仿真分析；其中电机类型和系统拓扑结构至少各选两种进行比较；
3. 基于具体数据和理论，比较飞轮储能不间断电源系统给相对于基于电池和超级电容器等其他类型不间断电源的优点和缺点。

（三）拟采用的方案

1. 主要设计思想：

飞轮储能系统一般运行在三个状态：充电状态，保持状态以及放电状态。一般的能量转换系统有三种：（1）飞轮储能系统的充电和放电由两套独立的方案来实现；（2）飞轮储能系统的充电和放电功能由一个变频器和两个幻想开关来实现；（3）飞轮储能系统的充电和放电功能由pwm变流器来控制实现。其中方式（1）的控制较为简单，并且结构简单，系统稳定性较好，因此本系统采用方式（1）所述的方案。

方案的原理图如附录中图2所示，在图中，由状态选择开关来选择飞轮的工作模式。在系统处于充电状态时，电网从输入端输入能量，电机转速提高，带动飞轮旋转，将外界的电能转化成动能并储存在飞轮中；在保持状态，飞轮惯性高速旋转，为了减少系统损耗，飞轮系统需要整体放在真空环境中，同时要求电机空载损耗非常小；在放电状态，飞轮依靠惯性带动电机转动，电机运行于发电状态，发出来的电经过整流稳压提供给负载。

3. 研究计划与安排

第1-4周：文献阅读、文献综述、外文翻译及开题报告；

第5-7周：飞轮储能不间断电源系统的详细设计；

第8-10周：飞轮储能不间断电源系统的建模与仿真；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李成章. 高效节能的飞轮ups[j]. 电气应用, 2011(11):18-22.

[2]苏志刚, 何婷, 汤双清. 一种用于ups的大功率飞轮储能系统研究[j]. 兰州工业学院学报, 2008, 15(3):10-15.

[3]王久海, 王明皓. 在线互动式飞轮储能ups系统在dc行业的应用研究[j]. 电脑与电信, 2013(5):47-49.