[发明专利]一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统

权利要求书

1.一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，设置于星上电源与飞轮之间，为飞轮提供瞬时大功率，其特征在于，包含：

超级电容模块（1）；

单向DC/DC模块（2），输入端与所述星上电源连接，输出端与所述超级电容模块（1）连接，向超级电容模块（1）充电；

双向DC/DC模块（3），一端与所述超级电容模块（1）双向连接，从超级电容模块（1）获取能量或向超级电容模块（1）充电；另一端与所述飞轮双向连接，向飞轮提供电源或从飞轮回收能量；

MCU控制模块（4），输入端分别与所述超级电容模块（1）、单向DC/DC模块（2）、双向DC/DC模块（3）和飞轮连接，采集超级电容模块（1）的电量信息、双向DC/DC模块（3）的电压电流信息以及飞轮的工况信息；输出端连接所述单向DC/DC模块（2）和双向DC/DC模块（3），控制单向DC/DC模块（2）和双向DC/DC模块（3）的工作状态。

2.如权利要求1所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述MCU控制模块（4）检测超级电容模块（1）中电量存储情况，当超级电容模块（1）中电量高于70%时关闭单向DC/DC模块（2），当超级电容模块（1）中电量低于50%时打开单向DC/DC模块（2）。

3.如权利要求1所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述双向DC/DC模块（3）与飞轮之间存在三种不同状态：

双向DC/DC模块（3）从所述超级电容模块（1）获取能量，向飞轮提供28V/5A的常规电源；

双向DC/DC模块（3）从所述超级电容模块（1）获取能量，向飞轮提供70V/40A的瞬时大功率电源；

双向DC/DC模块（3）从飞轮回收能量，并存储到超级电容模块（1）中。

4.如权利要求1所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，飞轮反馈当前工作模式，所述MCU控制模块（4）根据工作模式信息，控制所述双向DC/DC模块（3）分别工作于：

反作用飞轮模式，向飞轮提供28V/5A的常规电源；

大力矩模式，向飞轮提供70V/40A的瞬时大功率电源；

发电机模式，从飞轮回收能量，并存储到超级电容模块（1）中。

5.如权利要求1或2所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述MCU控制模块（4）包含：

CPLD控制单元（41）；

第一PWM驱动单元（42），输入端与CPLD控制单元（41）相连，输出端与所述单向DC/DC模块（2）相连，根据所述CPLD控制单元（41）的控制调整单向DC/DC模块（2）的工作状态；

第二PWM驱动单元（43），输入端与所述CPLD控制单元（41）相连，输出端与所述双向DC/DC模块（3）相连，根据CPLD控制单元（41）的控制调整双向DC/DC模块（3）的工作状态；

第一采样单元（44），输入端与所述超级电容模块（1）相连；

第二采样单元（45），输入端与所述双向DC/DC模块（3）相连；

DSP处理单元（46），输入端分别与所述第一采样单元（44）、第二采样单元（45）和飞轮相连，分别获取单向DC/DC模块（2）、双向DC/DC模块（3）和飞轮的工作信息；输出端与所述CPLD控制单元（41）相连，控制CPLD控制单元（41）工作。

6.如权利要求1所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述超级电容模块（1）包含：

超级电容组，由多个超级电容串联而成，快速存储大量电量；

电压均衡单元，控制所述超级电容组中每个单体电容上的电压保持均衡。

7.如权利要求5所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，飞轮反馈当前工作模式，所述DSP处理单元（46）根据工作模式信息决定双向DC/DC模块（3）工作模式。

8.如权利要求5所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述DSP处理单元（46）根据第一采样单元（44）给出的电量信息决定第一PWM驱动单元（42）工作状态。

9.如权利要求5所述的一种基于超级电容的双向逆变大力矩飞轮电源系统，其特征在于，所述DSP处理单元（46）根据第二采样单元（45）给出的电压电流信息决定第二PWM驱动单元（43）工作状态。