[實用新型]一種集成化的磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統

有效

• 申請號: 201220712382.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN202997983U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 蔣濤;劉崇翔
• 申請（專利權）人: 北京奇峰聚能科技有限公司
• 主分類號: H02P5/68
• 分類號: H02P5/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電氣控制領域，具體涉及一種集成化的磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統。

背景技術

磁懸浮儲能飛輪是一種新一代的物理儲能裝置，具有大功率、高儲能密度，綠色環保，并具有很強的抗干擾性和快速響應等優點，在國際上已逐步得到應用，并且必將成為我國新一代大規模儲能裝置的首選儲能方式。

由于磁懸浮儲能飛輪需要通過自身存儲的能量為控制系統供電，實現對飛輪的懸浮控制和在超高速的情況下的充/放電控制，因此，對于整體電機控制裝置的精確度，可靠性和穩定性等方面提出了較高的要求。

目前磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統一般采用每個電機單獨的控制系統。這種方案的優點是：每個電機單獨控制，都是獨立的系統，互不影響。但是這種方案的缺點是：整個硬件系統體積大、功耗高、集成度差，并且存在較大的資源浪費。

實用新型內容

基于以上不足之處，本實用新型的技術解決問題是：提供了一種硬件設計簡潔，集成度高，穩定性好，精度高的磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統。

本實用新型的技術解決方案是：一種集成化的磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統，包括DSP控制系統、上/下電機Buck電路、上/下電機三相橋逆變電路、BOOST電路、上/下電機電流和位置檢測電路、放電電壓檢測電路和轉速檢測電路，DSP控制系統包括DSP芯片和CPLD芯片，DSP芯片與CPLD芯片連接，DSP控制系統分別與上/下電機Buck電路、上/下電機三相橋逆變電路、上/下電機電流和位置檢測電路、放電電壓檢測電路、轉速檢測電路、BOOST電路連接；母線電壓與上電機Buck電路連接，上電機Buck電路與上電機三相橋逆變電路連接，上電機三相橋逆變電路與上電機連接；母線電壓與下電機Buck電路連接，下電機Buck電路與下電機三相橋逆變電路連接，下電機三相橋逆變電路與上電機連接；上/下電機三相橋逆變電路分別與BOOST電路連接，BOOST電路與負載電路連接，放電電壓檢測電路與BOOST電路連接；上/下電機分別與轉速檢測電路連接，上電機與上電機電流和位置檢測電路連接，下電機與下電機電流和位置檢測電路連接。

本實用新型還具有如下特征：

1、儲能飛輪充電時，DSP控制系統分別發出上/下電機的定子電流控制信號通過對上電機Buck電路和下電機BUCK電路進行電壓控制，達到對上電機和下電機的電壓值的調節，從而對上電機和下電機的定子電流進行控制；DSP控制系統分別發出上/下路三相橋逆變電路的控制信號用于對上/下電機三相橋逆變電路分別驅動上電機和下電機按給定的方向、速度和定子電流大小進行充電，上/下電機電流和位置檢測電路分別檢測上/下電機轉子位置，從而判斷電機的換相順序，并將該上/下電機位置信號和電流信號傳輸給DSP控制系統，DSP控制系統根據給定的充電電流與反饋的電流值的比較，采用PID控制算法使上/下電機的充電電流維持在一個穩定的值，從而使上/下電機的充電電流實現閉環控制。

2、儲能飛輪放電時，電機升速到額定轉速后，DSP控制系統統根據控制要求，DSP控制系統產生放電控制信號，DSP控制系統統按照給定值以及Boost電路電壓反饋值采用PID控制算法進行雙閉環控制，通過調整BOOST電路的上的占空比，BOOST電路將上電機和下電機由動能產生的電能穩壓到給定電壓值，然后為負載電路供電。

3、所述的DSP控制系統分別發出上/下三相橋逆變電路的控制信號為脈寬調制PWM信號。

4、所述的上電機和下電機為直流電機。

5、所述的DSP芯片為TMS320F28335。

6、所述的CPLD芯片為EPM7256AET144-7。

本系統實現了對磁懸浮儲能飛輪雙電機的高精度控制，更加精準可靠的實現了磁懸浮儲能飛輪雙電機充/放電的要求。

本實用新型與現有技術相比的優點在于，采用DSP芯片加CPLD來構建磁懸浮儲能飛輪雙電機控制系統，與現有的采用兩套獨立的磁懸浮儲能飛輪電機控制系統相比，具有以下特點：

(1)采用DSP芯片加CPLD作為核心處理器，同時控制兩路BUCK信號，一路BOOST信號以及兩路三相橋逆變電路，具有系統集成度高，可靠性好，硬件電路結構簡單，體積小，功耗低等優點。

(2)采用DSP芯片加CPLD作為核心處理器，減少了系統操作難度，降低了成本，提高了控制系統的穩定性，由于采樣參數的增加，也使得系統的整體控制精度更高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構組成框圖；

圖3為本實用新型中的上下電機驅動框圖；

圖3為本實用新型中的上下電機BUCK供電框圖；