[發(fā)明專利]一種提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710526492.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107196419B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張和順;馬峰;趙奔;劉相蕊;黃曉偉;李東濤;羅荔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)西電電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J15/00
• 分類號(hào): H02J15/00;H02J7/34;H02J9/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張弘

1.一種提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元，應(yīng)用于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電；其特征在于，包括：整流升壓裝置、DC-DC變換模塊、輸出整流濾波模塊、儲(chǔ)能控制及其輔助電源、大容量?jī)?chǔ)能器、安全放電控制裝置以及耗能裝置；

所述的整流升壓裝置的輸入端與單相小功率電源輸入側(cè)連接，輸出端依次與DC-DC變換模塊、輸出整流濾波模塊和大容量?jī)?chǔ)能器連接，大容量?jī)?chǔ)能器輸出側(cè)分別連接短時(shí)大功率輸出側(cè)和安全放電控制裝置；所述的單相小功率電源不大于6KW；

單相小功率電源輸入經(jīng)整流升壓裝置整流逆變?yōu)楦哳l電壓，并經(jīng)整流升壓裝置輸出到DC-DC變換模塊轉(zhuǎn)為可控的非穩(wěn)定的直流電，再經(jīng)輸出整流濾波模塊輸出整流和濾波后為大容量?jī)?chǔ)能器充電，完成儲(chǔ)能過(guò)程；

所述的儲(chǔ)能控制及其輔助電源外接有控制輸入模式的開關(guān)選擇器件，另一端分別與整流升壓裝置、DC-DC變換模塊、輸出整流濾波模塊和安全放電控制裝置電氣連接；安全放電控制裝置與耗能裝置連接；

所述的儲(chǔ)能控制及其輔助電源包括儲(chǔ)能控制模塊、控制電源、UPS不間斷電源和電池組；儲(chǔ)能控制模塊與控制輸入模式的開關(guān)選擇器件連接，并輸入采集信號(hào)、輸出控制指令；控制電源將外部電源的電壓變換后經(jīng)UPS不間斷電源供給儲(chǔ)能控制模塊，并為電池組充電；充電后的電池組充電還能為UPS不間斷電源供電；

所述的大容量?jī)?chǔ)能器是由多個(gè)大容量電容儲(chǔ)能模組和/或中容量電容儲(chǔ)能模組并聯(lián)而成，每個(gè)電容模組由若干個(gè)單體電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述的安全放電控制裝置包括高壓直流開關(guān)、儲(chǔ)能控制器互鎖開關(guān)、門聯(lián)鎖開關(guān)和電磁脫扣器；高壓直流開關(guān)依次通過(guò)儲(chǔ)能控制器互鎖開關(guān)、門聯(lián)鎖開關(guān)與耗能裝置連接，門聯(lián)鎖開關(guān)通過(guò)電磁脫扣器控制高壓直流開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述的輸入模式包括自動(dòng)儲(chǔ)能模式、手動(dòng)儲(chǔ)能模式和釋放儲(chǔ)能模式；自動(dòng)儲(chǔ)能模式和手動(dòng)儲(chǔ)能模式用于大容量?jī)?chǔ)能器的充電，在大容量?jī)?chǔ)能器充電完成后，對(duì)外提供短時(shí)大功率輸出；釋放儲(chǔ)能模式中，安全放電控制裝置接通耗能裝置，使存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為熱能。

4.一種基于權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

單相小功率電源輸入經(jīng)整流升壓裝置整流逆變?yōu)楦哳l電壓，并經(jīng)整流升壓裝置輸出到DC-DC變換模塊轉(zhuǎn)為可控的非穩(wěn)定的直流電，再經(jīng)輸出整流濾波模塊輸出整流和濾波后為大容量?jī)?chǔ)能器充電，完成儲(chǔ)能過(guò)程；

大容量?jī)?chǔ)能器儲(chǔ)能完成后，對(duì)外提供單相短時(shí)大功率輸出，以供伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的母線電壓需求；

當(dāng)大容量?jī)?chǔ)能器能量下降到儲(chǔ)能控制器設(shè)定的下限時(shí)，將再次啟動(dòng)上述儲(chǔ)能過(guò)程。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元的控制方法，其特征在于，

在大容量?jī)?chǔ)能器電壓下降時(shí)，儲(chǔ)能控制及其輔助電源將根據(jù)開關(guān)選擇器件設(shè)定的輸入模式進(jìn)行；輸入模式包括自動(dòng)儲(chǔ)能模式、手動(dòng)儲(chǔ)能模式和釋放儲(chǔ)能模式；儲(chǔ)能控制及其輔助電源通過(guò)輸出整流濾波模塊獲得大容量?jī)?chǔ)能器的實(shí)時(shí)電壓，比對(duì)輸入模式選擇條件下的系統(tǒng)設(shè)定，從而決定DC-DC變換模塊的啟停；在自動(dòng)儲(chǔ)能 模式中，儲(chǔ)能控制及其輔助電源設(shè)定有最低啟控電壓和最高關(guān)斷電壓，儲(chǔ)能控制執(zhí)行低壓?jiǎn)⒖睾透邏宏P(guān)斷的功能；在手動(dòng)儲(chǔ)能模式中，當(dāng)大容量?jī)?chǔ)能器的實(shí)時(shí)電壓低于最高關(guān)斷電壓，儲(chǔ)能控制均啟動(dòng)儲(chǔ)能，直至大容量?jī)?chǔ)能器的電壓達(dá)到最高關(guān)斷電壓而停止；在釋放儲(chǔ)能模式中，儲(chǔ)能控制及其輔助電源立即停止儲(chǔ)能，并為安全放電控制裝置提供準(zhǔn)備。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元的控制方法，其特征在于，

安全放電控制裝置在儲(chǔ)能控制選擇為釋放儲(chǔ)能模式后，啟動(dòng)安全放電控制裝置，大容量?jī)?chǔ)能器的存儲(chǔ)能量將通過(guò)耗能裝置轉(zhuǎn)化為熱量，耗散在空氣中。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于提供短時(shí)大功率供給的能量存儲(chǔ)單元的控制方法，其特征在于，

安全放電控制裝置包括高壓直流開關(guān)、儲(chǔ)能控制器互鎖開關(guān)、門聯(lián)鎖開關(guān)和電磁脫扣器；當(dāng)儲(chǔ)能控制器選擇釋放儲(chǔ)能模式時(shí)，儲(chǔ)能控制器互鎖開關(guān)閉合，當(dāng)耗能裝置處于安全位置時(shí)，門聯(lián)鎖開關(guān)處于未壓縮狀態(tài)，接通耗能裝置；當(dāng)耗能裝置處于非安全位置時(shí)，門聯(lián)鎖開關(guān)壓縮，其常開觸點(diǎn)閉合，接通電磁脫扣器，電磁脫扣器將斷開高壓直流開關(guān)，從而斷開耗能裝置，終止耗能。