[發明專利]一種飛輪渦輪儲能制動裝置

有效

• 申請號: 201610361620.7
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105790645B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張樂;孟建德
• 申請（專利權）人: 無錫太湖學院
• 主分類號: H02P3/24
• 分類號: H02P3/24;H02P27/04;H02J3/30;H02J3/38
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32272
• 代理人: 王曉東

1.一種飛輪渦輪儲能制動裝置，其特征在于：包括，

控制單元(100)，其包括能夠對控制量進行計算的數字處理部件(101)和能夠對邏輯信號量進行處理的邏輯處理部件(102)；

主功率單元(200)，其包括軟啟動部件(201)和功率部件(202)，所述軟啟動部件(201)使電壓由零穩定升至額定電流，保證電機系統(M)平滑的運行，所述功率部件(202)完成對飛輪渦輪儲能制動裝置中各個元件功率的放大；

驅動隔離單元(300)，與所述控制單元(100)和主功率單元(200)相連接，實現強電信號與弱電信號的光電隔離，避免強電電路的尖峰對弱電控制電路的干擾；以及，

采樣部件(400)，與所述控制單元(100)和主功率單元(200)相連接，包括電流采樣部件(401)和電壓采樣部件(402)，實現對交流電壓和交流電流的采樣；

所述飛輪渦輪儲能制動裝置與所述電機系統(M)相連接，通過電機系統(M)的交流調速從而實現空間矢量脈寬調制，其中，實現空間矢量脈寬調制的方法包括，

判斷參考電壓矢量所在的扇區；

計算合成所需的各個空間電壓矢量的作用時間；

與三角載波進行比較得出三相脈寬調制信號，輸入邏輯處理部件(102)進行處理；

所述電機系統(M)通過驅動器(S1)與交流電源(S2)連接，其包括異步電機(700)、飛輪組件(800)和渦輪制動組件(900)；

所述異步電機(700)并聯于驅動器(S1)的直流母線上，異步電機(700)包含電機軸(701)；

所述渦輪制動組件(900)包含定子部(901)和轉子部(902)，所述轉子部(902)與定子部(901)同軸設置，且轉子部(902)能相對定子部(901)旋轉運動，在定子部(901)通電的情況下，轉子部(902)在定子部(901)附近旋轉時，轉子部(902)會產出電渦流形成阻礙力；

所述飛輪組件(800)和渦輪制動組件(900)的轉子部(902)與電機軸(701)連接，伺服轉臺制動過程引起驅動器(S1)的直流母線電壓上升，上升的電壓驅動異步電機(700)的電機軸(701)轉動，電機軸(701)帶動飛輪組件(800)旋轉，制動產出的一部分電能便轉化為飛輪組件(800)旋轉的動能，當伺服轉臺恢復正常驅動狀態時，驅動器(S1)的直流母線電壓下降，異步電機(700)轉速下降，飛輪組件(800)由于慣性作用帶動電機軸(701)繼續高速旋轉，異步電機(700)產生電能并通過驅動器(S1)的直流母線提供給電機系統(M)；

伺服轉臺制動過程引起驅動器(S1)的直流母線電壓上升，上升的電壓驅動異步電機(700)的電機軸(701)轉動，電機軸(701)帶動渦輪制動組件(900)的轉子部(902)旋轉，轉子部(902)被轉子部(902)產生的電渦流阻礙，制動產出的一部分電能便轉化為渦輪制動組件(900)電渦流的熱能；

異步電機(700)并聯于驅動器(S1)的直流母線上，異步電機(700)包含電機軸(701)，渦輪制動組件(900)包含定子部(901)和轉子部(902)，轉子部(902)與定子部(901)同軸設置，且轉子部(902)能相對定子部(901)旋轉運動，在定子部(901)通電的情況下，轉子部(902)在定子部(901)附近旋轉時，轉子部(902)會產出電渦流形成阻礙力，飛輪組件(800)和渦輪制動組件(900)的轉子部(902)分別通過第一固定結構(1000)和第二固定結構(1100)與電機軸(701)連接；

飛輪組件(800)包括第一飛輪部(801)、第二飛輪部(802)和活動鎖定塊(803)，第一固定結構(1000)包括設置在飛輪組件(800)上的第一固定鎖定部(1001)和設置在異步電機(700)的電機軸(701)上的第一固定軌道部(1002)，飛輪組件(800)通過第一固定鎖定部(1001)與第一固定軌道部(1002)的配合固定在電機軸(701)上；

第一飛輪部(801)中心設有直徑大于等于電機軸(701)直徑的第一飛輪孔(801a)、設有在第一飛輪部(801)一面與第一飛輪孔(801a)同圓心的圓弧形凹槽狀的旋轉槽(801b)以及設置在從旋轉槽(801b)一端向旋轉槽(801b)圓弧形法線向外方向延伸的鎖定槽(801c)；

第二飛輪部(802)中心設有直徑大于等于電機軸(701)直徑的第二飛輪孔(802a)、設置在第二飛輪部(802)一面凹槽狀沿第二飛輪孔(802a)法線方向延伸的伸縮槽(802b)以及伸縮槽(802b)相對于第二飛輪孔(802a)外側的通槽(802c)；

長條狀活動鎖定塊(803)設有鎖定凸起(803a)和撥動凸起(803b)，第一飛輪部(801)設有旋轉槽(801b)的一面與第二飛輪部(802)設有伸縮槽(802b)的一面貼合，第一飛輪孔(801a)與第二飛輪孔(802a)同軸設置，相對旋轉第一飛輪部(801)和第二飛輪部(802)到某一位置位為第一飛輪狀態，通槽(802c)與鎖定槽(801c)相對，活動鎖定塊(803)設置在伸縮槽(802b)中，活動鎖定塊(803)底部與伸縮槽(802b)底部之間設有彈性部件(804)，受彈性部件(804)彈性作用，活動鎖定塊(803)在伸縮槽(802b)中相對第一飛輪孔(801a)方向的最外側，此時鎖定凸起(803a)在鎖定槽(801c)中且遠離旋轉槽(801b)，撥動凸起(803b)在通槽(802c)中且向外突出于第二飛輪部(802)和第一飛輪部(801)貼合面相對的另一面，此狀態下第一飛輪部(801)和第二飛輪部(802)不能相對旋轉，外力驅動撥動凸起(803b)向第一飛輪孔(801a)方向運動，活動鎖定塊(803)帶動鎖定凸起(803a)沿鎖定槽(801c)運動至旋轉槽(801b)，相對旋轉第一飛輪部(801)和第二飛輪部(802)鎖定凸起(803a)沿旋轉槽(801b)運動至旋轉槽(801b)另一端，此時為第二飛輪狀態；

第一固定鎖定部(1001)包括設置在第一飛輪孔(801a)內表面的第一飛輪凸起(1001a)和設置在第二飛輪孔(802a)內表面的第二飛輪凸起(1001b)，在第二飛輪狀態時，第一飛輪凸起(1001a)和第二飛輪凸起(1001b)位置對齊，在第一飛輪狀態時，第一飛輪凸起(1001a)和第二飛輪凸起(1001b)位置錯開一定角度；

第一固定軌道部(1002)包含第一縱向軌道(1002a)和第一橫向軌道(1002b)，第一縱向軌道(1002a)為從電機軸(701)最外端外表面向靠近異步電機(700)方向延伸的凹槽，第一橫向軌道(1002b)為電機軸(701)外表面上的凹槽且與第一縱向軌道(1002a)垂直相交；

在第二飛輪狀態時，飛輪組件(800)可通過第一飛輪孔(801a)和第二飛輪孔(802a)套在電機軸(701)上，第一飛輪凸起(1001a)和第二飛輪凸起(1001b)落在第一縱向軌道(1002a)中，當第一飛輪凸起(1001a)和第二飛輪凸起(1001b)移動到第一橫向軌道(1002b)時，相對旋轉第一飛輪部(801)和第二飛輪部(802)，到達第一飛輪狀態，第一飛輪凸起(1001a)和第二飛輪凸起(1001b)落入第一橫向軌道(1002b)中，飛輪組件(800)便于異步電機(700)連接。