[发明专利]应用于飞轮储能的电机驱动器及控制方法

说明书

本发明提供了一种应用于飞轮储能的电机驱动器及控制方法，涉及电力电子的技术领域，包括：第一多相逆变桥、第二多相逆变桥和控制单元；其中，第一多相逆变桥和第二多相逆变桥并联连接，第二多相逆变桥的开关频率高于第一多相逆变桥的开关频率，且第二多相逆变桥的额定电流小于第一多相逆变桥的额定电流；当控制单元接收到充电阶段或放电阶段的控制信号时，控制单元控制第一多相逆变桥工作；当目标电机的转速达到目标转速时电机驱动器进入待机阶段，控制单元控制第二多相逆变桥工作。本发明通过控制第一多相逆变桥、第二多相逆变器在不同阶段工作的方式，能够满足充电、放电阶段的大电流需求，也能够达到待机阶段低损耗要求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种应用于飞轮储能的电机驱动器及控制方法。

背景技术

现有的飞轮储能系统在工作过程中存在三个阶段：充电阶段、待机阶段和放电阶段，并且在上述三个阶段中的特点是：在充电、放电阶段，工作时间很短，电机和驱动器的电流很大；在待机阶段，电机和驱动器的工作电流很小，但是持续时间比较长。

现有的电机驱动器，通常采用两电平的IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）逆变桥来进行充电、放电及待机三个阶段的电机控制。由于IGBT逆变桥中的IGBT器件开关损耗相对较大，不能支持很高的开关频率，这使得待机阶段驱动器的损耗较大，降低了飞轮储能系统的效率。如果采用基于碳化硅器件的逆变桥，那么可以大幅降低待机阶段驱动器的损耗，但是目前碳化硅器件的额定电流较小、成本较高，无法达到充电、放电阶段的大电流需求。因此现有的电机驱动器无法平衡充电、放电阶段的大电流需求和待机阶段低损耗要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于飞轮储能的电机驱动器及控制方法，以缓解现有技术中存在的现有的电机驱动器无法平衡充电、放电阶段的大电流需求和待机阶段低损耗要求的技术问题。

第一方面，本发明提供的一种应用于飞轮储能的电机驱动器，其中，包括：第一多相逆变桥、第二多相逆变桥和控制单元；其中，所述第二多相逆变桥的开关频率高于所述第一多相逆变桥的开关频率，且所述第二多相逆变桥的额定电流小于所述第一多相逆变桥的额定电流；所述第一多相逆变桥和所述第二多相逆变桥并联连接，所述第一多相逆变桥的输出端和所述第二多相逆变桥的输出端均与目标电机相连，所述第一多相逆变桥的控制端和所述第二多相逆变桥的控制端均与所述控制单元相连；所述控制单元接收外界上位机输入的目标阶段的控制信号和目标信息；其中，所述目标阶段为充电阶段和放电阶段中的任一种；所述目标信息为充电阶段目标电机的目标转速和放电阶段所述电机驱动器的直流侧目标电压；当所述控制单元接收外界上位机输入的目标阶段的控制信号为充电阶段的控制信号时，所述控制单元根据所述目标转速确定所述电机驱动器的第一目标输出电流；所述控制单元通过向所述第一多相逆变桥发送第一PWM驱动信号的方式控制所述第一多相逆变桥工作，以使所述第一多相逆变桥的实际输出电流达到所述第一目标输出电流；当所述目标电机的转速达到所述目标转速时，所述电机驱动器进入待机阶段，所述控制单元停止向所述第一多相逆变桥发送所述第一PWM驱动信号，并通过向所述第二多相逆变桥发送第二PWM驱动信号的方式控制所述第二多相逆变桥工作，以使所述第二多相逆变桥的实际输出电流达到第二目标输出电流；其中，所述第二目标输出电流小于所述第一目标输出电流；所述第二目标输出电流用于使得所述目标电机的转速维持在所述目标转速；当所述控制单元接收外界上位机输入的目标阶段的控制信号为放电阶段的控制信号时，所述控制单元根据所述直流侧目标电压确定所述电机驱动器的第三目标输出电流；所述控制单元停止向所述第二多相逆变桥发送所述第二PWM驱动信号，并通过向所述第一多相逆变桥发送第三PWM驱动信号的方式控制所述第一多相逆变桥工作，以使所述第一多相逆变桥的实际输出电流达到所述第三目标输出电流；所述第三目标输出电流大于所述第二目标输出电流。