[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

技術領域

本發明屬于電機能量回饋控制技術領域，尤其涉及一種飛輪渦輪儲能制動裝置。

背景技術

在變頻器帶動電機運行時，有可能運行于電機的發電狀態，尤其是在帶大慣量負載以及處于快速減速運行狀態時，或者在快速加速頻率并進行動態調整的過程時，或者在運行過程中負載引起轉速波動等場合時，電機都有可能進入發電狀態，此時電機相當于一個發電機，電機在發電時產生的能量回饋會流向變頻器，引起母線電壓劇烈上升。由于變頻器前端一般為二極管整流，不具有可控整流的能力，如果此時系統沒有配備制動電阻或者能力回饋單元，能量就沒有消耗的地方，產生的能量回饋就有可能沖高母線電壓，達到變頻器的母線電壓保護點，引起變頻器過壓保護而停機，這在工業應用場合是絕對不允許的。而增加制動電阻或者能力回饋單元會大幅增加設備成本和降低系統可靠性，因而變頻驅動場合的能量回饋的回避功能必不可少，這在某些時候嚴重制約了變頻器的實際應用效果。

通常情況下電機產生的能量都被以熱能的形式通過散熱塔散發掉，這種能量處理方式不但產生極大的能源浪費而且在一定程度上也會造成周遭環境的污染，這種情況下，將產生的能量通過逆變裝置變為三相交流電，調節頻率、相位與電網同步后回饋至電網，一臺電機一個小時所節約的能量足夠一個家庭一天的生活用電。由此可見，能量回饋可以提高能量的利用率，較好的解決能源浪費問題，在現今社會意義十分重大。國外相應的能量回饋裝置已較為成熟，四象限電壓型交-直-交變頻器及電網側脈沖整流器等的研制報道也較為常見。如日本富士公司的相關產品，以RHR系列、FRENIC系列電源再生單元為例加以說明，它把有源逆變單元直接作為變頻器的一個外圍裝置，從變頻器當中分離出來，將其并聯到變頻器的直流側，從而將產生的相應能源回饋到電網中。由于二極管不可控整流器具有單向性，產生的再生能量將累計在儲能電容上，形成泵升電壓，過高的泵升電壓可能會威脅到系統的安全。我們通常所采用的方法是接通一個能耗電阻在直流母線之間釋放能量。能量回饋控制系統不僅可以使裝置獲得較快的動態響應，而且還可以把發電機產生的能量回送至電網，在一定程度上緩解了能源的短缺問題。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有飛輪渦輪儲能制動裝置中存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明的目的是提供一種飛輪渦輪儲能制動裝置，其解決了現有技術中在控制環路中由于存在大電容的積分環節引起整個環路的振蕩調節，使母線電壓的振蕩超調的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種飛輪渦輪儲能制動裝置，其包括，控制單元，其包括能夠對控制量進行計算的數字處理部件和能夠對邏輯信號量進行處理的邏輯處理部件；主功率單元，其包括軟啟動部件和功率部件，所述軟啟動部件使電壓由零穩定升至額定電流，保證電機系統平滑的運行，所述功率部件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，與所述控制單元和主功率單元相連接，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，與所述控制單元和主功率單元相連接，包括電流采樣部件和電壓采樣部件，實現對交流電壓和交流電流的采樣。

作為本發明所述的飛輪渦輪儲能制動裝置的一種優選方案，其中：還包括，保護部件，與所述控制單元和主功率單元相連接，能夠實時檢測電壓、電流信號，防止過壓、過流損壞所述功率部件。

作為本發明所述的飛輪渦輪儲能制動裝置的一種優選方案，其中：還包括，供電部件，與所述控制單元相連接，為飛輪渦輪儲能制動裝置的控制提供穩定的后備電源。

作為本發明所述的飛輪渦輪儲能制動裝置的一種優選方案，其中：所述電流采樣部件和電壓采樣部件的采樣數據經由電壓跟隨部件、濾波部件、反比例放大部件和反比例加法部件最終完成調理輸出，其中，所述電壓跟隨部件能夠匹配電流采樣部件和電壓采樣部件的輸出阻抗與輸入阻抗；所述濾波部件能夠將電路中高頻毛刺信號消除；所述反比例放大部件對采樣得到的電壓進行反相與比例調節，將輸入信號調整到一定電壓范圍內，同時通過對運放正相端電位的調節來消除電路的零點漂移；所述反比例加法部件將輸入信號調整到特定電壓的范圍內，滿足數字處理部件的轉換端口對輸入電平的要求。