CAT飛輪儲能UPS介紹飛輪技術廣泛地用于機械系統比如發動機飛輪，用來儲存機械能、均衡發動機轉速。飛輪儲能是通過加速一個轉子（飛輪）到很高轉速并保持來實現，當系統能量釋放時，飛輪的轉速隨著能量的減少而降低；增加能量時就提高飛輪轉速。當代的儲能飛輪技術發展：提高飛輪儲能量，減小飛輪占地，降低飛輪重量，同時降低飛輪成本。飛輪技術CAT飛輪儲能UPS轉子式

UPS

機械儲能UPS技術柴油機旋轉式UPS柴油機,

感應耦合器發電機組成供電側轉子式UPS轉子式UPS拓撲輸入接觸器靜態分斷開關厄流線圈濾波電感市電轉換器輸出接觸器旁路靜態開關DCACDSP數字信號處理和監控飛輪轉換器飛輪DCAC旁路接觸器Cat飛輪UPS拓撲飛輪，電動機-發電機轉子電場間隙整合于定子線圈中的磁力軸承可現場更換的球軸承組件定子線圈非永磁設計允許高切線速度和高功率輸出光滑的背鐵，無槽，低耗損CAT

電動機/發電機一體化飛輪飛輪在真空環境下持續旋轉（~7700rpm）飛輪以動能形式存儲能量供電中斷時，飛輪靠慣性繼續旋轉此時設備類似一臺發電機，將動能轉換成電能每個飛輪容量250kVA，滿負載情況下可提供15秒供電時間12cm高;65cm直徑;272kg重CAT飛輪特點(IGBT):InsulatedGateBipolarTransistor絕緣柵二極晶體管高切換速度高電流承載能力低電壓差=高效率堅固設計=高可靠性不同于SCR，沒有諧波產生IGBTs高速IGBTABC3相主電樞ABC高電壓直流母線50Hz~1000Hz飛輪IGBT電力轉換通過雙向變換IGBT進行電力轉換可調整電壓公差窗口瞬時電壓基準50微秒（20KHz）采樣輸入電壓高速IGBT的好處UPS輸出電壓控制DCAC市電轉換器輸入電壓低輸入電壓高IReg+--+IReg電壓調整飛輪轉換器飛輪DCAC動態電壓調整NominalVoltage+10%-10%(-15%)RMSVoltagesampledevery5cycles+1%-1%電壓調節是通過將市電與逆變器間的無功電流經過線性電感時形成轉換來實現的當輸入電壓低時（滯后），逆變器將提供電壓補償輸入電壓高時（超前），逆變器將吸收到高出的部分輸入電壓正常事，無需補償，輸入功率因數1.0持續的電壓調節

瞬態采樣率––50微秒以50微秒的采樣率對瞬態電壓與標準參考電壓間進行比照電壓擾動,可在1毫秒內恢復到設定電壓.從檢測到恢復電壓100微秒(1PWMcycle)1毫秒內從檢測到完全恢復電壓瞬時能量來自800VDC直流母排.瞬態響應超強的過載能力過載達1000%-10毫秒過載達200%-30秒過載達125%-10分鐘過載達500%-1秒DCACIIn=輸入電流ILkW

=實際負載電流IHarm

=諧波電流IHarm市電轉換器諧波電流抵消飛輪轉換器DCAC帶諧波成分的負載UPS修正最終輸入電源UPS抵消和諧波電壓的疊加：電壓諧波抵消快速采樣

&快速修正諧波電流抵消效率曲線CAT飛輪UPS產品系列UPS120UPS250UPS250N+1/500UPS750/750N+1/1000飛輪儲能單元真空泵交流/直流輸出電控部分UPS250–內部視圖06/09/11UPS500–內部視圖CATUPS500N+1/750/1000未顯示可選N+1冗余模塊CatUPS系統:特點及優勢傳統250kVAUPS及最小配置的電池柜250kVACATUPS占地

–

3.7平方米

重量

–

6500公斤.發熱量-52,269英熱單位（btu）占地

–1.3

平方米

重量

–

3365公斤發熱量-21,900英熱單位（btu）CAT飛輪UPS系統:使用壽命長3到5年的蓄電池使用壽命,性能隨使用時間不斷下降無需更換CAT飛輪UPS系統:高效節能90-94%部分負載時更低97%-98%綠色環保98%的系統效率，高效節能CO2

排放低降低碳排放75%系統66%可回收利用環境適應能力強，無需空調環境無蓄電池化學毒害CAT飛輪UPS系統:維護簡單蓄電池維護,測試等進氣濾網清潔CATUPS系統:緊湊型設計250kW系統占地3.7平方米(電池按最小5-7分鐘配置)250kW占地

1.3

平方米CATUPS系統:無需空調有嚴格的運行溫度要求

0o

到40oc的標準運行溫度CAT飛輪UPS系統(TCO)分析總體擁有成本（TCO）是全球通用的衡量配電系統經濟性的重要指標，其主要包括系統的初期投入，運營費用，維護成本

飛輪UPS傳統供電系統34TCO較傳統系統可節省60%以上，容量越大，時間越長，經濟性越明顯以10MW數據中心數據為例耗電成本降低75%占地成本節約50%+制冷成本節約30%+維護成本節約80%+無需單獨電池間及制冷設備投入人機界面硬件10”彩色LCD顯示屏觸摸屏輸入/瀏覽USB端口(用于文件下載)通過網站遠程監視可現場更換有背光，可設背光計時器裝在系統柜門上

緊急停機按鈕（EPO），帶保護罩蜂鳴器消音按鈕頭標欄設有瀏覽按鈕

側邊顯示系統狀態和關鍵參數遙測參數實時和曲線整個系統和單個MMU事件300個事件可在屏幕上察看2000個事件存儲供下載或e-mail可定制告警方式服務維護間隔和提示步驟指導和下載多層權限(用戶，系統管理員，技工)人機界面Ethernet以太網SNMPModbusTCP/IPe-mail郵件通知標配內部modemRS-232UPSView

監控軟件RS-485ModbusRTU建筑管理SCADA系統遠程監控/告警提高機組啟動成功率10倍參數模擬顯示參數數字顯示事件記錄參數顯示和事件記錄每季度檢查機組拆下柜門上的防塵網并清潔每年更換真空泵機油每隔

48個月更換上、下飛輪軸承更換顯示屏單元的電池CAT飛輪UPS的保養*10MW電力系統

–美國佐治亞州亞特蘭大QTS數據中心數據中心項目案例

小空間里的大數據中心可擴容的供配電系統架構–客戶的要求負載為計算機服務器15mx31m的占地面積上最大電力超過8MW負載將增長到現有容量要求整個系統應保證在設備保養時正常工作沒有特殊的環境限制可擴容的供配電系統架構–設計從2到12MW可擴容整個系統N+1冗余，滿足Tier3基礎架構等級要求采用開關柜完成邏輯控制，沒有單故障點（如ATS）在正常負載受保護時能夠保養和假負載測試所有的設備單節點–2MW2UPS1200UPS輸出開關柜開關柜市電變壓器切換UPS1200切換發電機組發電機組關鍵負載正常模式緊急模式雙節電–4MW另一個節點10MW占地2UPS1200UPS輸出開關柜開關柜市電變壓器切換UPS1200切換發電機組發電機組5臺10MVA市電變壓器5套主備柴油發電機組并機柜+1套替換柴油發電機組并機柜5臺2250KW主備Cat柴油發電機組10臺1200KVACat飛輪UPS，兩個一組，背靠背安裝10套UPS輸出并機柜+1套替換UPS輸出并機柜1臺替換1200KVACat飛輪UPS1臺替換2250KWCat柴油發電機組10MW數據中心電源系統的主要設備每年節約的電費（以下均按10臺UPS計算）高UPS效率可節約：$406,660