直流飛輪系統(tǒng)的組態(tài)是帶有兩個端子直流電的存儲系統(tǒng)，在功能上，飛輪代替了三相化學電池UPS系統(tǒng)的蓄電池儲庫。同蓄電池儲庫一樣，它會從UPS直流母線兩端子處獲取重新充電電源及浮動電源，當直流母線電壓降低到程序設(shè)定水平以下，它將把電源輸回直流母線。

飛輪UPS的構(gòu)成

    直流飛輪的核心是高14”, 直徑32”的集成電機/發(fā)電機/飛輪系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以儲存并給UPS直流母線供給250kW的電能。鋼質(zhì)轉(zhuǎn)子在低真空的環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，將鋼質(zhì)轉(zhuǎn)子中動量能儲存起來。

    通過定子和轉(zhuǎn)子實現(xiàn)了電機、發(fā)電機和儲能的功能。轉(zhuǎn)子上既沒有永磁體或永刷，也就沒有線圈和磁體，光學傳感器控制了電機通訊。磁軸承與電動發(fā)電機勵磁線圈融為一體，支撐了轉(zhuǎn)子的大部分重量，這就確保了機械軸承可最佳地承擔負載，且可最大限度地延長軸承的使用壽命。連接并接通UPS充電機時，系統(tǒng)將開始從充電機處獲取能量加速轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)。當飛輪達到全速充電速度時，此時的模式同化學能電池的“漂充”狀態(tài)類似。在這種模式中，UPS充電機中的一小部分電能便可保持飛輪的恒定轉(zhuǎn)動速度。

    一旦飛輪的速度達到其最小放電速度以上(大約為全速充電速度的二分之一)，在主網(wǎng)電力中斷時，它能為直流母線提供電能。一旦市電中斷，UPS直流輸出母線能夠為控制器提供保護電源。當控制器感應(yīng)到直流母線電壓降到預(yù)設(shè)最小值時，電機便會開始工作。用閉合環(huán)路磁場蝶環(huán)升高發(fā)電機的輸出電壓，所以雙向絕緣柵晶體管轉(zhuǎn)換器才能提高飛輪直流輸出量，以保持恒定電壓，保持轉(zhuǎn)子速度免受干擾。不管UPS整流器的電源是由市電提供還是由備用發(fā)電機提供的，在電力恢復時，雙轉(zhuǎn)換UPS整流器會使直流母線恢復到正常工作狀態(tài)，從而使飛輪自動恢復到充電狀態(tài)。

飛輪UPS工作原理

    在市電輸入正常的情況下，飛輪UPS通過內(nèi)部的有源動態(tài)濾波器對市電進行穩(wěn)壓和濾波，保證向負載設(shè)備提供高品質(zhì)的電力保障，同時對磁懸浮飛輪儲能裝置進行充電，飛輪 UPS利用內(nèi)置的磁懸浮飛輪儲能裝置儲存能量；

    在市電輸入質(zhì)量無法滿足飛輪UPS正常運行要求，或者在市電輸入中斷的情況下，由飛輪UPS內(nèi)部的磁懸浮飛輪儲能裝置將機械能轉(zhuǎn)化為電能，繼續(xù)向負載提供高品質(zhì)并且不間斷的電力保障；

    在飛輪UPS內(nèi)部出現(xiàn)問題影響工作的情況下，飛輪UPS通過其內(nèi)部的靜態(tài)開關(guān)切換到旁路模式，由市電直接向負載設(shè)備提供不間斷的電力保障；

    在市電輸入恢復供電，或者在市電輸入質(zhì)量恢復到滿足飛輪 UPS正常運行要求的情況下，則立即轉(zhuǎn)到市電通過飛輪UPS向負載設(shè)備提供高品質(zhì)并且不間斷供電的模式，同時繼續(xù)對磁懸浮飛輪儲能裝置進行充電。

    飛輪UPS的優(yōu)勢

    首先，飛輪UPS的效率非常高，可達98%。也即是說一度電進去只有2%的損耗。當負載在50%的情況下，效率仍然可達96%，這大大超出了傳統(tǒng)蓄電池UPS效率。一般情況下，傳統(tǒng)UPS在滿載的情況下，供電效率只有92%。也就是說飛輪UPS較傳統(tǒng)UPS節(jié)能75%。對于一個10兆瓦的數(shù)據(jù)中心來說，一年節(jié)省的電費就可達上百萬度電，這不是一個小數(shù)目。

    第二，飛輪ups更加安全可靠。飛輪UPS的原理非常簡單，然而，這個世界往往如此，越是簡單的越是可靠的，大道至簡就是這個道理。飛輪是有質(zhì)量的，旋轉(zhuǎn)中又有速度，如果質(zhì)量恒定，跟速度的平方成正比，轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的能量很容易就可用物理公式算出來，它是精細可測量的。對于化學儲能來說則完全不同，它靠電子從陰極到陽極產(chǎn)生電能，但是這個過程不可見也不可測，用設(shè)備測量時可能有電壓，但是真正去放電的時候未必能提供這么多的能量。最常見的例子是，冬天開車，前一天開車還挺好，第二天早晨打不著火了，要檢查的肯定是蓄電池，這是化學反應(yīng)的特點。據(jù)統(tǒng)計，UPS 70%的故障是由蓄電池所引起，蓄電池已經(jīng)成為了傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)中最不可靠的組成部分�！帮w輪UPS”比傳統(tǒng)的蓄電池UPS可靠性或者說用出現(xiàn)故障的概率來講，減少了七倍。

    第三，飛輪UPS對環(huán)境的依賴程度很低，不需要空調(diào)制冷，它的工作溫度在0度到40度之間，對于數(shù)據(jù)中心來說是非常大的節(jié)省。因為傳統(tǒng)的化學蓄電池工作溫度是要在20到25之間，當室內(nèi)溫度超過25度之后，溫度每升高一度，電池壽命就會縮短一年，必須要用空調(diào)制冷，據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)的耗電已經(jīng)占到了數(shù)據(jù)中心電費的將近三分之一左右 。

    第四，飛輪UPS對占地的要求大大減少。最多可以為用戶節(jié)約75%。在土地成為最為緊缺資源的今天，它的意義不言而喻。舉個例子來說，對2萬甚至5萬平米機房來說，蓄電池占地可達1000平米，這還是后備時間在15-30分鐘區(qū)間的，如果后備時間達到30分鐘-60分鐘，就要有2000甚至更多的空間。如此大的空間為客戶帶來的是額外的土建成本，大量的空調(diào)制冷成本，包括整個維護成本。

    第五，就是飛輪UPS的綠色環(huán)保。飛輪UPS本身是鋼制飛輪，壽命20年，無毒。 一節(jié)紐扣電池會污染一平方公里的土地。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鉛塵也非�？膳�，據(jù)悉，1000個電池會產(chǎn)生63.2千克鉛塵。這些煙塵會對周圍空氣、土壤、河流等造成影響。所帶來的直接后果是，血液中鉛元素的含量過高就會發(fā)生鉛中毒，它會引起機體的神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)的一系列異常表現(xiàn)，嚴重的甚至會危及生命，對孩子的影響尤其嚴重�！�