[发明专利]基于双超级电容器模组的三级式高可靠性再生能量控制方法及装置

摘要

本发明涉及一种基于双超级电容器模组的三级式高可靠性再生能量控制方法及装置，通过双通道独立超级电容器模组进行再生能量的可靠吸收存储，可实现恶劣工况下最大效率地进行再生能量的吸收存储以及直流母线的高功率输出补偿，提高电机驱动系统的高动态性能。与现有技术相比，采用三级式再生能量吸收装置能保证再生能量的彻底存储，并可实现过剩再生能量的可靠处理。能够使能量快速使用、有效流动，解决了单超级电容器模组同时充放电的问题。采用双余度双向DC/DC电路解决直流母线掉电故障波动问题。双超级电容器模组并联使用，可以提高瞬时大能量的吸收能力与瞬时功率的输出能力。

主权项

一种实现基于双超级电容器模组的三级式高可靠性再生能量控制方法的装置，所述基于双超级电容器模组的三级式高可靠性再生能量控制方法步骤如下：步骤1：电动机工作在发电状态时，将电动机产生的再生能量Ere反馈回直流母线，并将再生能量Ere存储在第一超级电容器模组SC1上，当第一超级电容器模组SC1存储的能量达到最大存储能量Esc1m时完成第一级再生能量存储；步骤2：再生能量Ere继续存储在第二超级电容器模组SC2上，当第二超级电容器模组SC2存储的能量达到最大存储能量Esc2m时完成第二级再生能量存储；如果第一超级电容器模组SC1上存储的再生能量被使用，使得SC1上存储的实时再生能量Esc1＜Esc1m时，再生能量Ere继续存储在第一超级电容器模组SC1上；如果超级电容器模组之间满足Esc1＝Esc1m、且Esc2＜Esc2m，再生能量Ere存储在第二超级电容器模组SC2上；步骤3：当第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2上的实时能量均达到最大值时，采用泄放设备将再生能量Ere进行吸收消耗，完成第三级再生能量控制；所述第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2上存储的再生能量能够被电动机使用；其特征在于包括：第一超级电容器模组SC1、第二超级电容器模组SC2、逻辑开关组合、双余度双向DC/DC电路、控制电路、驱动电路、U0电压检测电路、U1电压检测电路和U2电压检测电路，连接关系为：第一超级电容器模组SC1的正端与逻辑开关组合中K3相连，第二超级电容器模组SC2的正端与逻辑开关组合中K4相连，第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2的负端均与电能输出接口的负端、泄放设备的负端、双余度双向DC/DC电路的LGND相连，通过双余度双向DC/DC电路和不同配置的逻辑开关完成直流母线DC_BUS与第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2之间能量的双向流动；第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2同时与控制电路相连，发送第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2中的均衡电路的故障信号和状态信号给控制电路；双余度双向DC/DC电路高压侧与直流母线DC_BUS相连：HOA为A通道高压输出，与开关S的主控端连接；HOB为B通道高压输出，与开关S的常开触点连接；HGND为通道高压输出负端，与DC_BUS负端连接；双余度双向DC/DC电路低压侧与逻辑开关组合设备相连：LOA为A通道低压输出，与开关K1相连；LOB为B通道低压输出，与开关K2相连；LGND为通道低压输出负端，与第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2的负端相连；控制电路与驱动电路通过通信总线相连进行通信交互，控制电路与第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2的信号线相连以接收模组反馈的故障信号或状态信号，控制电路与驱动电路相连输出PWM信号和I/O信号，控制电路与U0电压检测电路、U1电压检测电路和U2电压检测电路相连进行电压采集；驱动电路与控制电路、双余度双向DC/DC电路、逻辑开关组合相连，驱动电路接收控制电路的PWM信号提升驱动后控制双余度双向DC/DC电路，驱动电路接收控制电路的I/O信号提升驱动后进行逻辑开关组合中各开关的通断控制；逻辑开关组合：开关K1、开关K3和开关K5串联，开关K2、开关K4和开关K6串联，其中K1和K2分别与双余度双向DC/DC电路低压侧LOA和LOB相连，K3与第一超级电容器模组SC1的正端相连，K4与第二超级电容器模组SC2的正端相连，K5和K6分别与电能输出接口的正端和泄放设备的正端相连；U0电压检测电路的输入端分别与DC_BUS的正负端相连，U1电压检测电路的输入端与第一超级电容器模组SC1的正负端相连，U2电压检测电路的输入端与第二超级电容器模组SC2的正负端相连，U0电压检测电路、U1电压检测电路、U2电压检测电路输出端均与控制电路相连完成电压采样；电能输出接口的正端与逻辑开关组合中开关K5相连，电能输出接口的负端与第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2的负端相连；泄放设备的正端与逻辑开关组合中开关K6相连，泄放设备的负端与第一超级电容器模组SC1和第二超级电容器模组SC2的负端相连。