一种飞轮涡轮储能制动装置的制作方法

技术特征：

1.一种飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：包括，

控制单元(100)，其包括能够对控制量进行计算的数字处理部件(101)和能够对逻辑信号量进行处理的逻辑处理部件(102)；

主功率单元(200)，其包括软启动部件(201)和功率部件(202)，所述软启动部件(201)使电压由零稳定升至额定电流，保证电机系统(M)平滑的运行，所述功率部件(202)完成对飞轮涡轮储能制动装置中各个元件功率的放大；

驱动隔离单元(300)，与所述控制单元(100)和主功率单元(200)相连接，实现强电信号与弱电信号的光电隔离，避免强电电路的尖峰对弱电控制电路的干扰；以及，

采样部件(400)，与所述控制单元(100)和主功率单元(200)相连接，包括电流采样部件(401)和电压采样部件(402)，实现对交流电压和交流电流的采样；

所述飞轮涡轮储能制动装置与所述电机系统(M)相连接，通过电机系统(M)的交流调速从而实现空间矢量脉宽调制，其中，实现空间矢量脉宽调制的方法包括，

判断参考电压矢量所在的扇区；

计算合成所需的各个空间电压矢量的作用时间；

与三角载波进行比较得出三相脉宽调制信号，输入逻辑处理部件(102)进行处理；

所述电机系统(M)通过驱动器(S1)与交流电源(S2)连接，其包括异步电机(700)、飞轮组件(800)和涡轮制动组件(900)；

所述异步电机(700)并联于驱动器(S1)的直流母线上，异步电机(700)包含电机轴(701)；

所述涡轮制动组件(900)包含定子部(901)和转子部(902)，所述转子部(902)与定子部(901)同轴设置，且转子部(902)能相对定子部(901)旋转运动，在定子部(901)通电的情况下，转子部(902)在定子部(901)附近旋转时，转子部(902)会产出电涡流形成阻碍力；

所述飞轮组件(800)和涡轮制动组件(900)的转子部(902)与电机轴(701)连接，伺服转台制动过程引起驱动器(S1)的直流母线电压上升，上升的电压驱动异步电机(700)的电机轴(701)转动，电机轴(701)带动飞轮组件(800)旋转，制动产出的一部分电能便转化为飞轮组件(800)旋转的动能，当伺服转台恢复正常驱动状态时，驱动器(S1)的直流母线电压下降，异步电机(700)转速下降，飞轮组件(800)由于惯性作用带动电机轴(701)继续高速旋转，异步电机(700)产生电能并通过驱动器(S1)的直流母线提供给电机系统(M)；

伺服转台制动过程引起驱动器(S1)的直流母线电压上升，上升的电压驱动异步电机(700)的电机轴(701)转动，电机轴(701)带动涡轮制动组件(900)的转子部(902)旋转，转子部(902)被转子部(902)产生的电涡流阻碍，制动产出的一部分电能便转化为涡轮制动组件(900)电涡流的热能；

异步电机(700)并联于驱动器(S1)的直流母线上，异步电机(700)包含电机轴(701)，涡轮制动组件(900)包含定子部(901)和转子部(902)，转子部(902)与定子部(901)同轴设置，且转子部(902)能相对定子部(901)旋转运动，在定子部(901)通电的情况下，转子部(902)在定子部(901)附近旋转时，转子部(902)会产出电涡流形成阻碍力，飞轮组件(800)和涡轮制动组件(900)的转子部(902)分别通过第一固定结构(1000)和第二固定结构(1100)与电机轴(701)连接；

飞轮组件(800)包括第一飞轮部(801)、第二飞轮部(802)和活动锁定块(803)，第一固定结构(1000)包括设置在飞轮组件(800)上的第一固定锁定部(1001)和设置在异步电机(700)的电机轴(701)上的第一固定轨道部(1002)，飞轮组件(800)通过第一固定锁定部(1001)与第一固定轨道部(1002)的配合固定在电机轴(701)上；

第一飞轮部(801)中心设有直径大于等于电机轴(701)直径的第一飞轮孔(801a)、设有在第一飞轮部(801)一面与第一飞轮孔(801a)同圆心的圆弧形凹槽状的旋转槽(801b)以及设置在从旋转槽(801b)一端向旋转槽(801b)圆弧形法线向外方向延伸的锁定槽(801c)；

第二飞轮部(802)中心设有直径大于等于电机轴(701)直径的第二飞轮孔(802a)、设置在第二飞轮部(802)一面凹槽状沿第二飞轮孔(802a)法线方向延伸的伸缩槽(802b)以及伸缩槽(802b)相对于第二飞轮孔(802a)外侧的通槽(802c)；

长条状活动锁定块(803)设有锁定凸起(803a)和拨动凸起(803b)，第一飞轮部(801)设有旋转槽(801b)的一面与第二飞轮部(802)设有伸缩槽(802b)的一面贴合，第一飞轮孔(801a)与第二飞轮孔(802a)同轴设置，相对旋转第一飞轮部(801)和第二飞轮部(802)到某一位置位为第一飞轮状态，通槽(802c)与锁定槽(801c)相对，活动锁定块(803)设置在伸缩槽(802b)中，活动锁定块(803)底部与伸缩槽(802b)底部之间设有弹性部件(804)，受弹性部件(804)弹性作用，活动锁定块(803)在伸缩槽(802b)中相对第一飞轮孔(801a)方向的最外侧，此时锁定凸起(803a)在锁定槽(801c)中且远离旋转槽(801b)，拨动凸起(803b)在通槽(802c)中且向外突出于第二飞轮部(802)和第一飞轮部(801)贴合面相对的另一面，此状态下第一飞轮部(801)和第二飞轮部(802)不能相对旋转，外力驱动拨动凸起(803b)向第一飞轮孔(801a)方向运动，活动锁定块(803)带动锁定凸起(803a)沿锁定槽(801c)运动至旋转槽(801b)，相对旋转第一飞轮部(801)和第二飞轮部(802)锁定凸起(803a)沿旋转槽(801b)运动至旋转槽(801b)另一端，此时为第二飞轮状态；

第一固定锁定部(1001)包括设置在第一飞轮孔(801a)内表面的第一飞轮凸起(1001a)和设置在第二飞轮孔(802a)内表面的第二飞轮凸起(1001b)，在第二飞轮状态时，第一飞轮凸起(1001a)和第二飞轮凸起(1001b)位置对齐，在第一飞轮状态时，第一飞轮凸起(1001a)和第二飞轮凸起(1001b)位置错开一定角度；

第一固定轨道部(1002)包含第一纵向轨道(1002a)和第一横向轨道(1002b)，第一纵向轨道(1002a)为从电机轴(701)最外端外表面向靠近异步电机(700)方向延伸的凹槽，第一横向轨道(1002b)为电机轴(701)外表面上的凹槽且与第一纵向轨道(1002a)垂直相交；

在第二飞轮状态时，飞轮组件(800)可通过第一飞轮孔(801a)和第二飞轮孔(802a)套在电机轴(701)上，第一飞轮凸起(1001a)和第二飞轮凸起(1001b)落在第一纵向轨道(1002a)中，当第一飞轮凸起(1001a)和第二飞轮凸起(1001b)移动到第一横向轨道(1002b)时，相对旋转第一飞轮部(801)和第二飞轮部(802)，到达第一飞轮状态，第一飞轮凸起(1001a)和第二飞轮凸起(1001b)落入第一横向轨道(1002b)中，飞轮组件(800)便于异步电机(700)连接。

2.如权利要求1所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：还包括，保护部件(500)，与所述控制单元(100)和主功率单元(200)相连接，能够实时检测电压、电流信号，防止过压、过流损坏所述功率部件(202)。

3.如权利要求1或2所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：还包括，供电部件(600)，与所述控制单元(100)相连接，为飞轮涡轮储能制动装置的控制提供稳定的后备电源。

4.如权利要求3所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：所述电流采样部件(401)和电压采样部件(402)的采样数据经由电压跟随部件(403)、滤波部件(404)、反比例放大部件(405)和反比例加法部件(406)最终完成调理输出，其中，

所述电压跟随部件(403)能够匹配电流采样部件(401)和电压采样部件(402)的输出阻抗与输入阻抗；

所述滤波部件(404)能够将电路中高频毛刺信号消除；

所述反比例放大部件(405)对采样得到的电压进行反相与比例调节，将输入信号调整到一定电压范围内，同时通过对运放正相端电位的调节来消除电路的零点漂移；

所述反比例加法部件(406)将输入信号调整到特定电压的范围内，满足数字处理部件(101)的转换端口对输入电平的要求。

5.如权利要求4所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：所述参考电压矢量所在的扇区通过构造三个变量：V_sβ，进而根据其正负关系判断扇区，其中，定义三个变量为：

定义二值函数A、B、C，若V_ref1>0，则A＝1，反之A＝0；若V_ref2>0，则B＝1，反之B＝0；若V_ref3>0，则C＝1，反之C＝0，则sector＝A+2B+4C。

6.如权利要求4或5所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：所述计算合成所需的各个空间电压矢量的作用时间，设定各合成矢量的作用时间T_x、T_y、T₀，开关周期T_s，若发生过调制情况，即T_x+T_y>T_s，则

T x = T x T s T x + T y T y = T y T s T x + T y T 0 = T s - T x - T y . ]]>。

7.如权利要求6所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：所述与三角载波进行比较得出三相脉宽调制信号，其中，设定t_aon，t_bon，t_con为每相桥臂的上管在开关周期T_s内的导通时间，下管为互补信号，则：

t a o n = T s - T x - T y 4 t b o n = t a o n + T x 2 t c o n = t b o n + T y 2 . ]]>

8.如权利要求7所述的飞轮涡轮储能制动装置，其特征在于：所述涡轮制动组件(900)的定子部(901)和转子部(902)之间的距离小于等于3mm，所述定子部(901)设置有与外部电源联通的磁场线圈(901a)，所述转子部(902)上设有封闭式的涡流线圈(902a)，转子部(902)在定子部(901)附近旋转时，转子部(902)上的涡流线圈(902a)切割通电的磁场线圈(901a)产生的磁感应线，涡流线圈(902a)产出电涡流形成阻碍力，阻碍转子部(902)的旋转趋势。