一种飞轮电池充放电控制系统及控制方法

摘要

一种飞轮电池充放电控制系统及控制方法，该系统包括三相不可控整流电路、储能滤波电容、IGBT功率变换电路、过零检测电路、电压、电流检测电路、直流电压检测及过压保护电路、采样滤波过流保护电路、位移、温度采样电路、DSP控制器、储能电感、三相联动开关和旋转变压器信号处理电路，储能电感串接在IGBT功率变换电路交流侧每相输出端与飞轮电机输入端之间，三相联动开关分别与储能电感并接，旋转变压器信号处理电路连接在飞轮电机旋转变压器信号输出端与DSP控制器QEP口之间；方法基于上述系统实现飞轮电池充放电控制。本发明输出直流电压稳定，高频纹波小，动态响应快，大大提高系统功率因数和效率，特别适合快充快放工况。

主权项

一种飞轮电池充放电控制方法，该方法是基于飞轮电池充放电控制系统，该系统包括三相不可控整流电路、储能滤波电容、IGBT功率变换电路、过零检测电路、电压、电流检测电路、直流电压检测及过压保护电路、采样滤波过流保护电路、位移、温度采样电路和DSP控制器；所述三相不可控整流电路直流侧与所述IGBT功率变换电路直流侧连接，所述IGBT功率变换电路交流侧连接飞轮电机，所述储能滤波电容连接于所述三相不可控整流电路与所述IGBT功率变换电路之间的直流母线之间；所述直流电压检测及过压保护电路连接在所述三相不可控整流电路直流侧与所述DSP控制器的A/D口之间；所述DSP控制器的PWM输出口与所述IGBT功率变换电路连接，该IGBT功率变换电路的故障输出端连接DSP控制器的PDP INT输入端；所述过零检测电路连接在飞轮电机的一相输入端与DSP控制器的CAP6口之间；所述电压、电流检测电路连接飞轮电机的三相输入端，该电压、电流检测电路、所述采样滤波过流保护电路、所述DSP控制器的A/D口依次连接；所述位移、温度采样电路连接在飞轮电机的位移传感器、温度传感器输出端与所述DSP控制器的I/O口之间；所述DSP控制器通过其智能通信模块与人机界面进行通信；其特征在于，包括储能电感、三相联动开关和旋转变压器信号处理电路；所述储能电感串接在所述IGBT功率变换电路交流侧每相输出端与飞轮电机的输入端之间；所述三相联动开关分别与所述储能电感并接；所述旋转变压器信号处理电路连接在飞轮电机的旋变信号输出端与DSP控制器的QEP口之间；包括如下步骤：SP1、DSP控制器屏蔽所有中断信号；SP2、对系统进行初始化；SP3、对A/D采样、事件管理器、I/O口、通信模块进行初始化；SP4、使能DSP内部定时器T1下溢中断，使能DSP外部中断1、外部中断；开DSP中断；SP5、系统进入现场主循环，等待中断信号；所述中断信号包括定时器T1下溢中断、DSP外部中断1、DSP外部中断2；当产生DSP外部中断1时，系统进入充电处理，步骤如下：A1、置位充电信号，转速维持信号清零；A2、定时器T1下溢中断开始，保护现场；A3、根据充电置位信号调用充电子程序；A4、判断飞轮电机转速是否大于等于设定转速，当飞轮电机转速小于设定转速时，转步骤A3；当飞轮电机转速大于等于设定转速时，转下步；A5、将充电置位信号清零，置位电机转速维持信号，清除DSP外部中断1的标志位后，返回现场；所述充电子程序为：Aa、对系统直流母线电压、飞轮电机电流进行采样和A/D转换；Ab、判断飞轮电机转子相位是否初始化，当转子相位未初始化时，初始化转子相位后转步骤Ad；当转子相位已初始化时，计算转子磁通转角增量和转子绝对位置；Ac、判断是否到转速采样时，当到转速采样时，计算转子转速，对转速进行闭环PID调节后转下步；当未到转速采样时，转下步；Ad、对采样回来的电流、电压信号进行规格化处理；Ae、进行Clarke变换；Af、查sin、cos表，进行Park变换；Ag、进行q轴、d轴电流闭环PID调节；Ah、进行Park逆变换；Ak、进行SVPWM调节后，结束充电；当产生DSP外部中断2时，系统进入放电处理，步骤如下：B1、置位放电信号，转速维持信号清零；B2、定时器T1下溢中断开始，保护现场；B3、根据放电置位信号调用放电子程序；B4、判断飞轮电机转速是否小于等于设定转速，当飞轮电机转速大于设定转速时，转步骤B3；当飞轮电机转速小于等于设定转速时，转下步；B5、将放电置位信号清零，置位电机转速维持信号，清除DSP外部中断2的标志位后，返回现场；所述放电子程序为：Ba、软件启动A/D采样，读取采样数据；Bb、判断输出直流母线电压是否需要调节，当电压勿需调节时，转步骤Bd，当电压需要调节时，转下步；Bc、对输出直流母线电压进行电压闭环PID调节；Bd、对飞轮电机转子进行位置检测，计算转子相位；Be、对等效来的交直轴的电流进行电流闭环PID调节；Bf、进行SVPWM调节；Bg、刷新比较寄存器后，结束放电；在现场主循环中，系统进入状态维持处理，步骤如下：C1、定时器T1下溢中断开始；C2、保护现场；C3、根据转速维持信号调用转速维持子程序；C4、返回现场；所述转速维持子程序为：Ca、判断当前转速是否小于设定转速的95%，当前转速大于等于设定转速的95%时转入步骤SP5，当前转速小于设定转速的95%时转下步；Cb、进行飞轮电机电流、直流母线电压AD采样和转换；Cc、对飞轮电机转速进行闭环PID调节；Cd、对飞轮电机转速、转子位置信息进行检测；Ce、对等效来的交直轴的电流进行电流闭环PID调节；Cf、进行SVPWM调节后，结束转速维持子程序。