[發明專利]一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統

在審

• 申請號: 201710442970.0
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107181422A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 孫丹峰;周華俊;魏新生;孫丹;吳秋軒
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: H02M7/66
• 分類號: H02M7/66;H02K7/02;H02J7/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 潘朱慧

1.一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，設置于星上電源與飛輪之間，為飛輪提供瞬時大功率，其特征在于，包含：

超級電容模塊（1）；

單向DC/DC模塊（2），輸入端與所述星上電源連接，輸出端與所述超級電容模塊（1）連接，向超級電容模塊（1）充電；

雙向DC/DC模塊（3），一端與所述超級電容模塊（1）雙向連接，從超級電容模塊（1）獲取能量或向超級電容模塊（1）充電；另一端與所述飛輪雙向連接，向飛輪提供電源或從飛輪回收能量；

MCU控制模塊（4），輸入端分別與所述超級電容模塊（1）、單向DC/DC模塊（2）、雙向DC/DC模塊（3）和飛輪連接，采集超級電容模塊（1）的電量信息、雙向DC/DC模塊（3）的電壓電流信息以及飛輪的工況信息；輸出端連接所述單向DC/DC模塊（2）和雙向DC/DC模塊（3），控制單向DC/DC模塊（2）和雙向DC/DC模塊（3）的工作狀態。

2.如權利要求1所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述MCU控制模塊（4）檢測超級電容模塊（1）中電量存儲情況，當超級電容模塊（1）中電量高于70%時關閉單向DC/DC模塊（2），當超級電容模塊（1）中電量低于50%時打開單向DC/DC模塊（2）。

3.如權利要求1所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述雙向DC/DC模塊（3）與飛輪之間存在三種不同狀態：

雙向DC/DC模塊（3）從所述超級電容模塊（1）獲取能量，向飛輪提供28V/5A的常規電源；

雙向DC/DC模塊（3）從所述超級電容模塊（1）獲取能量，向飛輪提供70V/40A的瞬時大功率電源；

雙向DC/DC模塊（3）從飛輪回收能量，并存儲到超級電容模塊（1）中。

4.如權利要求1所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，飛輪反饋當前工作模式，所述MCU控制模塊（4）根據工作模式信息，控制所述雙向DC/DC模塊（3）分別工作于：

反作用飛輪模式，向飛輪提供28V/5A的常規電源；

大力矩模式，向飛輪提供70V/40A的瞬時大功率電源；

發電機模式，從飛輪回收能量，并存儲到超級電容模塊（1）中。

5.如權利要求1或2所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述MCU控制模塊（4）包含：

CPLD控制單元（41）；

第一PWM驅動單元（42），輸入端與CPLD控制單元（41）相連，輸出端與所述單向DC/DC模塊（2）相連，根據所述CPLD控制單元（41）的控制調整單向DC/DC模塊（2）的工作狀態；

第二PWM驅動單元（43），輸入端與所述CPLD控制單元（41）相連，輸出端與所述雙向DC/DC模塊（3）相連，根據CPLD控制單元（41）的控制調整雙向DC/DC模塊（3）的工作狀態；

第一采樣單元（44），輸入端與所述超級電容模塊（1）相連；

第二采樣單元（45），輸入端與所述雙向DC/DC模塊（3）相連；

DSP處理單元（46），輸入端分別與所述第一采樣單元（44）、第二采樣單元（45）和飛輪相連，分別獲取單向DC/DC模塊（2）、雙向DC/DC模塊（3）和飛輪的工作信息；輸出端與所述CPLD控制單元（41）相連，控制CPLD控制單元（41）工作。

6.如權利要求1所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述超級電容模塊（1）包含：

超級電容組，由多個超級電容串聯而成，快速存儲大量電量；

電壓均衡單元，控制所述超級電容組中每個單體電容上的電壓保持均衡。

7.如權利要求5所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，飛輪反饋當前工作模式，所述DSP處理單元（46）根據工作模式信息決定雙向DC/DC模塊（3）工作模式。

8.如權利要求5所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述DSP處理單元（46）根據第一采樣單元（44）給出的電量信息決定第一PWM驅動單元（42）工作狀態。

9.如權利要求5所述的一種基于超級電容的雙向逆變大力矩飛輪電源系統，其特征在于，所述DSP處理單元（46）根據第二采樣單元（45）給出的電壓電流信息決定第二PWM驅動單元（43）工作狀態。