[发明专利]一种基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统，其特征在于：包括复合控制单元、超级电容、能耗电阻R_er、锂电池供电电路、超级电容供电/制动电路、能耗电阻制动电路以及电机驱动桥S_mo，所述电机驱动桥S_mo交流侧与电机相连、直流侧连接到正负极母线，所述锂电池供电电路连接到正负极母线，所述超级电容供电/制动电路包括电容降压桥S_ec和电容升压桥S_c，所述超级电容依次通过电容降压桥S_ec、电容升压桥S_c连接到正负极母线，所述能耗电阻制动电路包括能耗降压桥S_er，所述能耗电阻R_er通过能耗降压桥S_er连接到正负极母线，所述复合控制单元的控制输出端分别通过PWM发生器与电机驱动桥S_mo、电容降压桥S_ec、电容升压桥S_c、能耗降压桥S_er的控制端相连；所述复合控制单元包含采用软件或者硬件实现的模式切换控制器OMSC、第一自抗扰控制器ADRC1和第二自抗扰控制器ADRC2，所述模式切换控制器OMSC用于在电机系统制动时在满足指定触发条件时切换至能耗电阻制动模式，所述第一自抗扰控制器ADRC1用于基于超级电容制动模式控制电机速度，所述第二自抗扰控制器ADRC2用于基于能耗电阻制动模式控制电机速度；所述满足指定触发条件具体是指满足下述两条条件中的任意一条：

上式中，Γ指条件，V_bus是正负极母线的总线电压，V_th是电容升压桥S_c的阈值电压，V_cap是超级电容的电压，V_high是锂电池电压。

2.根据权利要求1所述的基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统，其特征在于，所述锂电池供电电路包括锂电池和电感器L_b，所述锂电池通过电感器L_b连接到正负极母线。

3.根据权利要求1所述的基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统，其特征在于，所述电容降压桥S_ec、电容升压桥S_c之间并联布置有电容器。

4.根据权利要求1所述的基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统，其特征在于，所述正负极母线之间并联布置有电容器C_L。

5.根据权利要求1所述的基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统，其特征在于，所述超级电容和电容降压桥S_ec之间串接有电感器L_ec，所述电容升压桥S_c和正负极母线的正极母线之间串接有电感器L_c。

6.一种权利要求1～5中任意一项所述的基于超级电容-能耗电阻的可控再生制动系统的控制方法，其特征在于：在电机系统需要启动或加速时，所述复合控制单元关闭能耗降压桥S_er并开启电容降压桥S_ec、电容升压桥S_c，超级电容的输出电压先经过电容降压桥S_ec、电容升压桥S_c升压至锂电池电压V_high，然后与锂电池供电电路一起通过电机驱动桥S_mo驱动电机；在电机系统制动时默认处于超级电容制动模式且在满足指定触发条件时切换至能耗电阻制动模式；其中，所述超级电容制动模式下复合控制单元关闭能耗降压桥S_er并开启电容升压桥S_c，电机动能通过电容升压桥S_c升压后给超级电容充电以控制电机速度；所述能耗电阻制动模式下复合控制单元关闭电容降压桥S_ec和电容升压桥S_c并开启能耗降压桥S_er，电机动能通过能耗电阻R_er耗散以控制电机速度。