[发明专利]一种提供短时大功率供给的能量存储单元及方法

权利要求书

1.一种提供短时大功率供给的能量存储单元，应用于伺服电机驱动器供电；其特征在于，包括：整流升压装置、DC-DC变换模块、输出整流滤波模块、储能控制及其辅助电源、大容量储能器、安全放电控制装置以及耗能装置；

所述的整流升压装置的输入端与单相小功率电源输入侧连接，输出端依次与DC-DC变换模块、输出整流滤波模块和大容量储能器连接，大容量储能器输出侧分别连接短时大功率输出侧和安全放电控制装置；所述的单相小功率电源不大于6KW；

单相小功率电源输入经整流升压装置整流逆变为高频电压，并经整流升压装置输出到DC-DC变换模块转为可控的非稳定的直流电，再经输出整流滤波模块输出整流和滤波后为大容量储能器充电，完成储能过程；

所述的储能控制及其辅助电源外接有控制输入模式的开关选择器件，另一端分别与整流升压装置、DC-DC变换模块、输出整流滤波模块和安全放电控制装置电气连接；安全放电控制装置与耗能装置连接；

所述的储能控制及其辅助电源包括储能控制模块、控制电源、UPS不间断电源和电池组；储能控制模块与控制输入模式的开关选择器件连接，并输入采集信号、输出控制指令；控制电源将外部电源的电压变换后经UPS不间断电源供给储能控制模块，并为电池组充电；充电后的电池组充电还能为UPS不间断电源供电；

所述的大容量储能器是由多个大容量电容储能模组和/或中容量电容储能模组并联而成，每个电容模组由若干个单体电容串联或并联而成。

2.根据权利要求1所述的提供短时大功率供给的能量存储单元，其特征在于，所述的安全放电控制装置包括高压直流开关、储能控制器互锁开关、门联锁开关和电磁脱扣器；高压直流开关依次通过储能控制器互锁开关、门联锁开关与耗能装置连接，门联锁开关通过电磁脱扣器控制高压直流开关。

3.根据权利要求1所述的提供短时大功率供给的能量存储单元，其特征在于，所述的输入模式包括自动储能模式、手动储能模式和释放储能模式；自动储能模式和手动储能模式用于大容量储能器的充电，在大容量储能器充电完成后，对外提供短时大功率输出；释放储能模式中，安全放电控制装置接通耗能装置，使存储的电能转化为热能。

4.一种基于权利要求1至3中任意一项所述的提供短时大功率供给的能量存储单元的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

单相小功率电源输入经整流升压装置整流逆变为高频电压，并经整流升压装置输出到DC-DC变换模块转为可控的非稳定的直流电，再经输出整流滤波模块输出整流和滤波后为大容量储能器充电，完成储能过程；

大容量储能器储能完成后，对外提供单相短时大功率输出，以供伺服电机驱动器的母线电压需求；

当大容量储能器能量下降到储能控制器设定的下限时，将再次启动上述储能过程。

5.根据权利要求4所述的基于提供短时大功率供给的能量存储单元的控制方法，其特征在于，

在大容量储能器电压下降时，储能控制及其辅助电源将根据开关选择器件设定的输入模式进行；输入模式包括自动储能模式、手动储能模式和释放储能模式；储能控制及其辅助电源通过输出整流滤波模块获得大容量储能器的实时电压，比对输入模式选择条件下的系统设定，从而决定DC-DC变换模块的启停；在自动储能 模式中，储能控制及其辅助电源设定有最低启控电压和最高关断电压，储能控制执行低压启控和高压关断的功能；在手动储能模式中，当大容量储能器的实时电压低于最高关断电压，储能控制均启动储能，直至大容量储能器的电压达到最高关断电压而停止；在释放储能模式中，储能控制及其辅助电源立即停止储能，并为安全放电控制装置提供准备。

6.根据权利要求5所述的基于提供短时大功率供给的能量存储单元的控制方法，其特征在于，

安全放电控制装置在储能控制选择为释放储能模式后，启动安全放电控制装置，大容量储能器的存储能量将通过耗能装置转化为热量，耗散在空气中。

7.根据权利要求5所述的基于提供短时大功率供给的能量存储单元的控制方法，其特征在于，

安全放电控制装置包括高压直流开关、储能控制器互锁开关、门联锁开关和电磁脱扣器；当储能控制器选择释放储能模式时，储能控制器互锁开关闭合，当耗能装置处于安全位置时，门联锁开关处于未压缩状态，接通耗能装置；当耗能装置处于非安全位置时，门联锁开关压缩，其常开触点闭合，接通电磁脱扣器，电磁脱扣器将断开高压直流开关，从而断开耗能装置，终止耗能。