Cat飞轮储能UPS介绍

CAT飞轮储能UPS介绍飞轮技术广泛地用于机械系统比如发动机飞轮，用来储存机械能、均衡发动机转速。飞轮储能是通过加速一个转子（飞轮）到很高转速并保持来实现，当系统能量释放时，飞轮的转速随着能量的减少而降低；增加能量时就提高飞轮转速。当代的储能飞轮技术发展：提高飞轮储能量，减小飞轮占地，降低飞轮重量，同时降低飞轮成本。飞轮技术CAT飞轮储能UPS转子式

UPS

机械储能UPS技术柴油机旋转式UPS柴油机,

感应耦合器发电机组成供电侧转子式UPS转子式UPS拓扑输入接触器静态分断开关厄流线圈滤波电感市电转换器输出接触器旁路静态开关DCACDSP数字信号处理和监控飞轮转换器飞轮DCAC旁路接触器Cat飞轮UPS拓扑飞轮，电动机-发电机转子电场间隙整合于定子线圈中的磁力轴承可现场更换的球轴承组件定子线圈非永磁设计允许高切线速度和高功率输出光滑的背铁，无槽，低耗损CAT

电动机/发电机一体化飞轮飞轮在真空环境下持续旋转（~7700rpm）飞轮以动能形式存储能量供电中断时，飞轮靠惯性继续旋转此时设备类似一台发电机，将动能转换成电能每个飞轮容量250kVA，满负载情况下可提供15秒供电时间12cm高;65cm直径;272kg重CAT飞轮特点(IGBT):InsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅二极晶体管高切换速度高电流承载能力低电压差=高效率坚固设计=高可靠性不同于SCR，没有谐波产生IGBTs高速IGBTABC3相主电枢ABC高电压直流母线50Hz~1000Hz飞轮IGBT电力转换通过双向变换IGBT进行电力转换可调整电压公差窗口瞬时电压基准50微秒（20KHz）采样输入电压高速IGBT的好处UPS输出电压控制DCAC市电转换器输入电压低输入电压高IReg+--+IReg电压调整飞轮转换器飞轮DCAC动态电压调整NominalVoltage+10%-10%(-15%)RMSVoltagesampledevery5cycles+1%-1%电压调节是通过将市电与逆变器间的无功电流经过线性电感时形成转换来实现的当输入电压低时（滞后），逆变器将提供电压补偿输入电压高时（超前），逆变器将吸收到高出的部分输入电压正常事，无需补偿，输入功率因数1.0持续的电压调节

瞬态采样率––50微秒以50微秒的采样率对瞬态电压与标准参考电压间进行比照电压扰动,可在1毫秒内恢复到设定电压.从检测到恢复电压100微秒(1PWMcycle)1毫秒内从检测到完全恢复电压瞬时能量来自800VDC直流母排.瞬态响应超强的过载能力过载达1000%-10毫秒过载达200%-30秒过载达125%-10分钟过载达500%-1秒DCACIIn=输入电流ILkW

=实际负载电流IHarm

=谐波电流IHarm市电转换器谐波电流抵消飞轮转换器DCAC带谐波成分的负载UPS修正最终输入电源UPS抵消和谐波电压的叠加：电压谐波抵消快速采样

&快速修正谐波电流抵消效率曲线CAT飞轮UPS产品系列UPS120UPS250UPS250N+1/500UPS750/750N+1/1000飞轮储能单元真空泵交流/直流输出电控部分UPS250–内部视图06/09/11UPS500–内部视图CATUPS500N+1/750/1000未显示可选N+1冗余模块CatUPS系统:特点及优势传统250kVAUPS及最小配置的电池柜250kVACATUPS占地

–

3.7平方米

重量

–

6500公斤.发热量-52,269英热单位（btu）占地

–1.3

平方米

重量

–

3365公斤发热量-21,900英热单位（btu）CAT飞轮UPS系统:使用寿命长3到5年的蓄电池使用寿命,性能随使用时间不断下降无需更换CAT飞轮UPS系统:高效节能90-94%部分负载时更低97%-98%绿色环保98%的系统效率，高效节能CO2

排放低降低碳排放75%系统66%可回收利用环境适应能力强，无需空调环境无蓄电池化学毒害CAT飞轮UPS系统:维护简单蓄电池维护,测试等进气滤网清洁CATUPS系统:紧凑型设计250kW系统占地3.7平方米(电池按最小5-7分钟配置)250kW占地

1.3

平方米CATUPS系统:无需空调有严格的运行温度要求

0o

到40oc的标准运行温度CAT飞轮UPS系统(TCO)分析总体拥有成本（TCO）是全球通用的衡量配电系统经济性的重要指标，其主要包括系统的初期投入，运营费用，维护成本

飞轮UPS传统供电系统34TCO较传统系统可节省60%以上，容量越大，时间越长，经济性越明显以10MW数据中心数据为例耗电成本降低75%占地成本节约50%+制冷成本节约30%+维护成本节约80%+无需单独电池间及制冷设备投入人机界面硬件10”彩色LCD显示屏触摸屏输入/浏览USB端口(用于文件下载)通过网站远程监视可现场更换有背光，可设背光计时器装在系统柜门上

紧急停机按钮（EPO），带保护罩蜂鸣器消音按钮头标栏设有浏览按钮

侧边显示系统状态和关键参数遥测参数实时和曲线整个系统和单个MMU事件300个事件可在屏幕上察看2000个事件存储供下载或e-mail可定制告警方式服务维护间隔和提示步骤指导和下载多层权限(用户，系统管理员，技工)人机界面Ethernet以太网SNMPModbusTCP/IPe-mail邮件通知标配内部modemRS-232UPSView

监控软件RS-485ModbusRTU建筑管理SCADA系统远程监控/告警提高机组启动成功率10倍参数模拟显示参数数字显示事件记录参数显示和事件记录每季度检查机组拆下柜门上的防尘网并清洁每年更换真空泵机油每隔

48个月更换上、下飞轮轴承更换显示屏单元的电池CAT飞轮UPS的保养*10MW电力系统

–美国佐治亚州亚特兰大QTS数据中心数据中心项目案例

小空间里的大数据中心可扩容的供配电系统架构–客户的要求负载为计算机服务器15mx31m的占地面积上最大电力超过8MW负载将增长到现有容量要求整个系统应保证在设备保养时正常工作没有特殊的环境限制可扩容的供配电系统架构–设计从2到12MW可扩容整个系统N+1冗余，满足Tier3基础架构等级要求采用开关柜完成逻辑控制，没有单故障点（如ATS）在正常负载受保护时能够保养和假负载测试所有的设备单节点–2MW2UPS1200UPS输出开关柜开关柜市电变压器切换UPS1200切换发电机组发电机组关键负载正常模式紧急模式双节电–4MW另一个节点10MW占地2UPS1200UPS输出开关柜开关柜市电变压器切换UPS1200切换发电机组发电机组5台10MVA市电变压器5套主备柴油发电机组并机柜+1套替换柴油发电机组并机柜5台2250KW主备Cat柴油发电机组10台1200KVACat飞轮UPS，两个一组，背靠背安装10套UPS输出并机柜+1套替换UPS输出并机柜1台替换1200KVACat飞轮UPS1台替换2250KWCat柴油发电机组10MW数据中心电源系统的主要设备每年节约的电费（以下均按10台UPS计算）高UPS效率可节约：$406,660