CN113791563B - 飞轮能量控制系统、主系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞轮能量控制系统、主系统和方法，该飞轮能量控制系统包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统和多个飞轮传感器；飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；主控子系统，用于根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；DSP子系统，用于根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，发送制动指令；制动子系统，用于根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。本发明的飞轮能量控制系统能够智能对飞轮能量进行制动控制，避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

Description

飞轮能量控制系统、主系统和方法

技术领域

本发明涉及飞轮电机控制技术领域，尤其是涉及一种飞轮能量控制系统、主系统和方法。

背景技术

飞轮充电、放电是正常控制过程，一般由外部电力系统的状态进行控制。当需要储能时，飞轮充电加速，电能以动能形式存储；当需要释能时，飞轮放电减速，动能以电能形式释放。通常飞轮的放电过程即为飞轮能量减小过程。但是，飞轮的正常充放电过程并没有考虑飞轮故障状态，以及变流器出现故障时飞轮无法通过放电来降速，从而影响了飞轮运行的安全性和稳定性。因此，在飞轮正常充放电外需增加独立的能量制动系统，当飞轮出现故障或者变流器出故障时，通过投入制动系统可将飞轮降速至零。基于电阻的能耗制动是通常采用的制动方法，但是该制动系统如何与充放电系统结合应用，如何在制动时不影响充放电系统，或者充放电控制正常运行时如何自动高效投入制动系统，其中的资源接口如何配置，控制逻辑如何实现，这些问题目前没有成熟方案。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种飞轮能量控制系统、主系统和方法，以避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种飞轮能量控制系统，飞轮能量控制系统包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统和多个飞轮传感器；主控子系统与DSP子系统、制动子系统、飞轮传感器分别连接；飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；主控子系统，用于根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；DSP子系统，用于根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，发送制动指令；制动子系统，用于根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。

进一步地，上述控制系统还包括电机子系统；电机子系统包括变流器和电机；变流器包括IGBT开关；电机子系统，用于根据DSP子系统发出的PWM调制信号，控制飞轮的工作状态。

进一步地，上述飞轮传感器至少包括以下之一：飞轮真空度传感器、飞轮温度传感器、飞轮电压传感器、飞轮电流传感器或飞轮转速传感器；主控子系统包括RS485接口、主控控制模块、主控I/O干接点和主控CAN通讯模块；DSP子系统包括DSP-CAN通讯模块、DSP-CPU模块和PWM模块；飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息，飞轮状态信息至少包括以下之一：飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息；RS485接口，用于接收飞轮状态信息，并将飞轮状态信息发送至主控控制模块；主控控制模块，用于将飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息分别与对应的预设的阈值进行对比，得到对比结果；基于对比结果判断飞轮是否处于安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；主控CAN通讯模块，用于将停机指令发送至DSP-CAN通讯模块；DSP-CAN通讯模块，用于将停机指令发送至DSP-CPU模块；DSP-CPU模块，用于分析停机指令，并使PWM模块发出PWM调制信号；IGBT开关，用于根据PWM调制信号，控制电机停止对飞轮的控制。

进一步地，上述制动子系统包括：制动I/O干接点、制动继电器和制动电阻；DSP子系统，用于当电机停止对飞轮的控制后，向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，通过主控I/O干接点发送制动指令；制动I/O干接点，用于接收主控子系统的主控I/O干接点发出的制动指令；制动继电器，用于根据制动指令，将制动电阻投入飞轮，直至制动成功。

进一步地，上述主控控制模块，还用于监测飞轮的状态，若监测飞轮的状态为制动失败状态，则发出报警信号。

进一步地，上述控制系统，还包括变流器传感器，用于采集变流器状态信息；主控子系统，还用于接收用户的充电指令；DSP子系统，还用于根据充电指令和变流器状态信息，控制飞轮的工作状态。

进一步地，上述变流器传感器至少包括以下之一：变流器电压传感器、变流器电流传感器、变流器转速传感器、变流器角度传感器或变流器温度传感器；DSP子系统，还包括定时器模块和A/D中断控制模块；变流器电压传感器，用于采集变流器电压；变流器电流传感器，用于采集变流器电流；变流器转速传感器，用于采集变流器转速；变流器角度传感器，用于采集变流器角度；变流器温度传感器，用于采集变流器温度；A/D中断控制模块，用于接收变流器电压、变流器电流和变流器温度；并将变流器电压、变流器电流和变流器温度发送至DSP-CPU模块；定时器模块，用于接收变流器转速和变流器角度；并将变流器转速和变流器角度发送至DSP-CPU模块；DSP-CPU模块，用于分析充电指令和变流器状态信息，若变流器状态信息满足预设的规则，则控制PWM模块发出PWM调制信号；IGBT开关，用于根据PWM调制信号，控制电机，进而控制飞轮的充电状态。

进一步地，上述主控子系统，还用于接收用户的放电指令；DSP子系统，还用于根据放电指令和变流器状态信息，控制飞轮的放电状态。

第二方面，本发明实施例还提供一种飞轮能量控制主系统，控制主系统包括：飞轮本体、服务器和上述的飞轮能量控制系统；服务器，用于向用户展示飞轮状态信息和变流器状态信息，以及接收用户发送的人工指令，以使控制系统根据人工指令控制飞轮本体的工作状态。

第三方面，本发明实施例还提供一种飞轮能量控制方法，应用于飞轮能量控制系统；上述方法包括：采集飞轮状态信息；根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；根据允许制动信息，发送制动指令；根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种飞轮能量控制系统、主系统和方法，该飞轮能量控制系统包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统和多个飞轮传感器；主控子系统与DSP子系统、制动子系统、飞轮传感器分别连接；飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；主控子系统，用于根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；DSP子系统，用于根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，发送制动指令；制动子系统，用于根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。本发明的飞轮能量控制系统能够智能对飞轮能量进行制动控制，避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种飞轮能量控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的第二种飞轮能量控制系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种飞轮能量控制系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的第四种飞轮能量控制系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种飞轮能量控制主系统的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种飞轮能量控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

飞轮能量制动控制是保证飞轮运行的安全性、可靠性的关键技术之一，是实现飞轮能量快速、有效泄放的可靠保障。目前，现有飞轮能量制动保护系统组成如下:储能飞轮电机系统、变流器系统、磁轴承控制器、主监控器、制动继电器、制动电阻、继电器驱动板、紧急制动按钮等。其中，磁轴承控制器、变流器系统、主监控器和紧急制动按钮分别通过I/O干接点与继电器驱动电路板连接，继电器驱动电路板驱动制动继电器动作，用于将储能飞轮电机系统与制动电阻进行串联，以此飞轮转子的动能通过制动电阻转化为热能消耗，完成飞轮快速制动过程。此过程容易出现电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

飞轮能量制动时，通常采用制动电阻将飞轮能量转化为热能消耗。制动电阻只有在飞轮变流器停机后才允许投入，如果变流器未停机而投入制动电阻，则制动系统可能由于电流过大而损坏。因此，需要配置电机停机程序、主控制动程序和应答机制，以保证飞轮能量可靠泄放。

基于此，本发明实施例提供的一种飞轮能量控制系统、主系统和方法，该技术可以用于飞轮电力控制的场景中。

实施例一

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种飞轮能量控制系统进行详细介绍，如图1所示。

本实施例的飞轮能量控制系统100包括：主控子系统、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)子系统、制动子系统和多个飞轮传感器。主控子系统101与DSP子系统102、制动子系统103、飞轮传感器104分别连接，如图1所示。

飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；主控子系统，用于根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；DSP子系统，用于根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，发送制动指令；制动子系统，用于根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。

具体地，飞轮传感器的数量为多个，包括各种不同类型的传感器，比如温度传感器、电压传感器、电流传感器等。主控子系统是该飞轮能量控制系统的中枢神经，用于分析、判断飞轮传感器采集到的实时信息；若主控子系统发现飞轮出现重大异常、故障(过温、过压、过流等)或者接收到人工停机指令时，则首先会发出停机指令。DSP子系统能够根据停机指令，控制电机，从而断开电机对飞轮的控制。当确认断开电机对飞轮的控制之后DSP子系统会向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统能够根据允许制动信息，发送制动指令，即主控子系统能够发送制动指令至制动子系统，从而闭合制动继电器、投入制动电阻，直至飞轮转速降至零附近。也就是，当确认已经切断电机对飞轮的控制信号后，DSP子系统给主控子系统回传允许制动信息，主控子系统接收到允许制动信息后，再投入电阻，这一技术方案能够使制动过程更加安全、更加环保。

具体地，上述DSP子系统内部设置有处理器，处理器型号包括TMS320F28335。DSP子系统能够采集飞轮的信息，能够通过CAN总线进行通讯，还能分析输出控制信号。DSP子系统能够根据主控子系统的指令，对飞轮进行信号控制，并将飞轮的转速、能量、状态等参数实时回传给主控子系统。

本发明实施例的主控子系统是飞轮能量管理的关键子系统之一，需要实时监测飞轮运行状态(即飞轮状态信息)，并对制动子系统进行有效控制。在飞轮出现报警或者故障(即处于非安全状态时)时，主控子系统必须进入制动程序，并有能力投切制动电阻。因此，主控制动程序需使电机停机，在确保电机停机后，再根据实际情况进行飞轮能量制动。这一过程能够避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

本发明实施例的飞轮能量控制系统包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统和多个飞轮传感器；主控子系统与DSP子系统、制动子系统、飞轮传感器分别连接；飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；主控子系统，用于根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；DSP子系统，用于根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，发送制动指令；制动子系统，用于根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。本发明的飞轮能量控制系统能够智能对飞轮能量进行制动控制，避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

实施例二

为便于对本实施例进行理解，在此对本发明实施例所公开的另一种飞轮能量控制系统进行介绍。

上述另一种飞轮能量控制系统100，包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统、飞轮传感器和电机子系统；主控子系统101与DSP子系统102、制动子系统103、飞轮传感器104分别连接，DSP子系统102与电机子系统201连接，如图2所示。

电机子系统，用于根据DSP子系统发出的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调制信号，控制飞轮的工作状态。

具体地，上述工作状态包括：充电状态、放电状态、运转速度、温度、角速度等。主控子系统能够发出停机指令，DSP子系统能够根据停止指令向电机子系统发出PWM控制信号，从而使电机停止对飞轮的控制。

下面，对第三种飞轮能量控制系统进行介绍。该飞轮能量控制系统，包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统、飞轮传感器和电机子系统。

上述电机子系统包括变流器和电机；变流器包括IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管开关)；主控子系统包括RS485接口、主控控制模块、主控I/O干接点和主控CAN通讯模块；DSP子系统包括DSP-CAN通讯模块、DSP-CPU模块和PWM模块，制动子系统包括：制动I/O干接点、制动继电器和制动电阻，如图3所示。

具体地，电机302与变流器301的IGBT模块303连接，PWM模块310与IGBT模块303、DSP-CPU模块309分别连接，DSP-CPU模块309与DSP-CAN通讯模块308连接，DSP-CAN通讯模块308还与主控CAN通讯模块307连接；主控控制模块305与主控I/O干接点306和RS485接口304分别连接，RS485接口304还与飞轮传感器104连接，主控I/O干接点306与制动I/O干接点311连接，制动继电器312与制动I/O干接点311和制动电阻313分别连接，如图3所示。

上述飞轮传感器至少包括以下之一：飞轮真空度传感器、飞轮温度传感器、飞轮电压传感器、飞轮电流传感器或飞轮转速传感器。

在实现制动时，该飞轮能量控制系统各部分的功能如下：

1)飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息，飞轮状态信息至少包括以下之一：飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息。

2)RS485接口，用于接收飞轮状态信息，并将飞轮状态信息发送至主控控制模块。

3)主控控制模块，用于将飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息分别与对应的预设的阈值进行对比，得到对比结果；基于对比结果判断飞轮是否处于安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令。

具体地，上述停机指令是以固定周期的脉冲信号的方式传送至DSP-CAN通讯模块的。

4)主控CAN通讯模块，用于将停机指令发送至DSP-CAN通讯模块；DSP-CAN通讯模块，用于将停机指令发送至DSP-CPU模块；DSP-CPU模块，用于分析停机指令，并使PWM模块发出PWM调制信号。

具体地，主控CAN通讯模块、DSP-CAN通讯模块内部分别设置有相应的寄存器，在运行飞轮能量控制系统之前，要将所有寄存器初始化设置。当主控CAN通讯模块接收到停机指令后，将触发电机程序进入保护函数，此保护函数将关闭PWM模块中的中断子函数。所有的CAN通讯模块的用处都是传递相应的指令。

5)IGBT开关，用于根据PWM调制信号，控制电机停止对飞轮的控制。

具体地，IGBT开关置于变流器内部，变流器一接收到停机指令，就会立即停止电机控制信号。PWM模块还能够停止输出PWM调制信号，IGBT开关若接收不到PWM调制信号，就会关闭开关，从而电机就会停止对飞轮的控制。

6)DSP子系统，用于当电机停止对飞轮的控制后，向主控子系统发送允许制动信息；主控子系统，用于根据允许制动信息，通过主控I/O干接点发送制动指令。

具体地，当确认切断电机对飞轮的控制之后，DSP子系统通过CAN总线发送子函数给主控子系统回传允许制动信息。

7)制动I/O干接点，用于接收主控子系统的主控I/O干接点发出的制动指令；制动继电器，用于根据制动指令，将制动电阻投入飞轮，直至制动成功。

具体地，当PWM模块还停止输出PWM调制信号后，就会通过CAN总线向主控子系统发送允许制动信息。主控子系统再将上述允许制动信息通过主控I/O干接点发送至制动I/O干接点。从而，制动继电器闭合，完成制动电阻投切控制。即，等飞轮转速降至零附近，主控子系统通过CAN总线告知电机已制动结束，并向制动子系统发送停机命令，打开制动继电器，并断开制动电阻，飞轮制动控制结束。

8)主控控制模块，还用于监测飞轮的状态，若监测飞轮的状态为制动失败状态，则发出报警信号。

在具体实现时，主控子系统通过实时监测飞轮转速，计算能量制动功率，得出制动效果；若制动无效果，则立即反馈变流器继续进入停机模式，再次投入制动电阻，直至制动成功；若连续若干次制动无效果(即制动失败)，则发出报警信号，同时允许进入手动制动模式。

本发明实施例通过DSP子系统与制动子系统相配合的方法对飞轮进行能量制动控制。在主控子系统监测到飞轮出现故障时，首先，通过DSP处理器运行的电机程序，控制变流器完成停机程序，把变流器控制信号中断，并进入变流器子系统保护程序，确保功率器件输出与电机三相输入断开；然后，通过CAN总线的发送子函数向主控系子统发送允许制动信息，主控子系统只有接收到变流器允许制动信息后，延迟几秒时间，再向制动子系统发送制动命令，驱动制动继电器闭合，投入制动电阻，完成飞轮能量制动控制。本实施例的技术方案能够避免电阻的不合理投入而导致的电阻发热、制动无效果以及无法安全可靠降速的问题。

实施例三

为便于对本实施例进行理解，在此对本发明实施例所公开的第四种飞轮能量控制系统进行详细介绍，如图4所示。

上述飞轮能量控制系统，还包括变流器传感器401，DSP子系统，还包括定时器模块402和A/D中断控制模块403。其中，变流器传感器401与变流器301连接，定时器模块402和A/D中断控制模块403分别与变流器传感器401连接；定时器模块402还与A/D中断控制模块403连接，定时器模块402和A/D中断控制模块403分别与DSP-CAN通讯模块308、DSP-CPU模块309分别连接。

变流器传感器至少包括以下之一：变流器电压传感器、变流器电流传感器、变流器转速传感器、变流器角度传感器或变流器温度传感器。

在执行充放电过程中，每个模块的功能如下：

1)变流器传感器用于采集变流器状态信息。

具体地，变流器电压传感器，用于采集变流器电压；变流器电流传感器，用于采集变流器电流；变流器转速传感器，用于采集变流器转速；变流器角度传感器，用于采集变流器角度；变流器温度传感器，用于采集变流器温度。

2)A/D中断控制模块，用于接收变流器电压、变流器电流和变流器温度；并将变流器电压、变流器电流和变流器温度发送至DSP-CPU模块。

具体地，A/D中断控制模块，主要用于以一定的频率进行模拟电压信号实时采集变流器的电压、电流和温度。

3)定时器模块，用于接收变流器转速和变流器角度；并将变流器转速和变流器角度发送至DSP-CPU模块。

具体地，定时器模块，主要用于以一定的频率进行模拟电压信号实时采集变流器的转速、角位置等信息。即，A/D中断控制模块和定时器模块所接收的信息是不同的。另外，定时器模块还能监测直流母线电压值与设定的充放电电压阈值进行比较，判断飞轮工作模式与状态。定时器模块和A/D中断控制模块内部分别设置有相应的寄存器，在运行飞轮能量控制系统之前，要将所有寄存器初始化设置。

4)主控子系统，还用于接收用户的充电指令或放电指令。

具体地，主控子系统可以与外部的服务器连接，用户通过服务器向主控子系统的主控控制模块发送充电指令或放电指令。

具体地，主控控制模块通过主控CAN通讯模块、DSP-CAN通讯模块将上述充电指令或放电指令发送至DSP-CPU模块。

具体地，当主控CAN通讯模块接收到充电指令后，则进入充电控制子函数，控制飞轮已设定功率充电至额定转速待机。

5)DSP子系统，还用于根据充电指令和变流器状态信息，控制飞轮的工作状态；DSP子系统，还用于根据放电指令和变流器状态信息，控制飞轮的工作状态。

具体地，DSP子系统的DSP-CPU模块陆续接收到多种变流器状态信息以及充电指令或放电指令，此时，DSP-CPU模块能够综合上述所有信息，对飞轮进行充电控制或者放电控制。DSP子系统中设置有DSP处理器，电机程序是基于DSP处理器运行的，具备飞轮变流器底层控制功能，可以实现飞轮的充放电控制。

5-1)DSP-CPU模块，用于分析充电指令/放电指令和变流器状态信息，若变流器状态信息满足预设的规则，则控制PWM模块发出PWM调制信号。

具体地，若DSP-CPU模块接收到充电指令或放电指令，则DSP-CPU模块会分析变流器的状态是否正常，如果变流器所有数据都满足预设的规则，则DSP-CPU模块会对PWM模块进行控制，使PWM模块向变流器的IGBT开关发送确认充电或者确认放电的指令。

5-2)IGBT开关，用于根据PWM调制信号，控制电机，进而控制飞轮的充电状态或放电状态。

具体地，电机与飞轮直接相连，IGBT开关通过控制电机，从而控制飞轮进行充电或者放电。

另外，上述主控子系统，还用于接收用户的放电指令；DSP子系统，还用于根据放电指令和变流器状态信息，控制飞轮的放电状态。

此外，在充电过程或者放电过程中，主控子系统还能够实时监测飞轮状态信息，当发现异常时，启动实施例二中的停机与制动程序，以对飞轮进行保护。

本实施例的飞轮能量控制系统，能够在主控子系统、DSP子系统、电机子系统、制动子系统四者之间进行软件重构，存在一定的应答机制，可保证制动时的可靠性。本架构中，主控子系统与制动子系统之间采用工业现场总线CAN总线通讯模式，通讯可靠稳定，速率较快，能够满足快速制动的需要。首先，变流器通过CAN总线的发送子函数向主控子系统实时发送变流器状态、飞轮转速、能量，频率100～1kHz；其次，变流器通过CAN总线的接收子函数实时接收主控系统的控制指令，包括充电控制、放电控制、停机控制等。通过主控子系统、DSP子系统、电机子系统、制动子系统的相互配合，实现对飞轮的制动控制、停机控制、充电控制和放电控制，这一技术能够使制动过程、停机过程、充放电过程更加安全便捷。

实施例四

本发明实施例还提供一种飞轮能量控制主系统500，飞轮能量控制主系统包括：飞轮本体501、服务器502和上述飞轮能量控制系统100；飞轮能量控制系统100与飞轮本体501、服务器502分别连接，如图5所示。

具体地，飞轮本体与电机、飞轮传感器分别连接；服务器与主控控制模块连接。

服务器，用于向用户展示飞轮状态信息和变流器状态信息，以及接收用户发送的人工指令，以使控制系统根据人工指令控制飞轮本体的工作状态。

具体地，上述服务器可以是电脑或手机或其他交互器件。

本发明实施例提供的飞轮能量控制主系统，与上述实施例提供的飞轮能量控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例五

本发明实施例还提供一种飞轮能量控制方法，应用于飞轮能量控制系统；该方法如图6所示，包括：

步骤S602，采集飞轮状态信息；

步骤S604，根据飞轮状态信息，判断飞轮是否为安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；

步骤S606，根据停机指令，切断电机对飞轮的控制信号，并向主控子系统发送允许制动信息；根据允许制动信息，发送制动指令；

步骤S608，根据制动指令，向飞轮投入制动电阻，直至制动成功。

本发明实施例提供的飞轮能量控制方法，与上述实施例提供的飞轮能量控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种飞轮能量控制系统，其特征在于，所述飞轮能量控制系统包括：主控子系统、DSP子系统、制动子系统和多个飞轮传感器；

所述主控子系统与所述DSP子系统、所述制动子系统、所述飞轮传感器分别连接；

所述飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息；所述飞轮传感器至少包括以下之一：飞轮真空度传感器、飞轮温度传感器、飞轮电压传感器、飞轮电流传感器或飞轮转速传感器；

所述主控子系统包括RS485接口、主控控制模块、主控I/O干接点和主控CAN通讯模块；

所述DSP子系统包括DSP-CAN通讯模块、DSP-CPU模块和PWM模块；

所述飞轮传感器，用于采集飞轮状态信息，所述飞轮状态信息至少包括以下之一：飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息；

所述RS485接口，用于接收所述飞轮状态信息，并将所述飞轮状态信息发送至所述主控控制模块；

所述主控控制模块，用于将所述飞轮真空度信息、飞轮温度信息、飞轮电压信息、飞轮电流信息或飞轮转速信息分别与对应的预设的阈值进行对比，得到对比结果；基于所述对比结果判断所述飞轮是否处于安全状态，若飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；

所述主控CAN通讯模块，用于将所述停机指令发送至所述DSP-CAN通讯模块；

所述DSP-CAN通讯模块，用于将所述停机指令发送至所述DSP-CPU模块；

所述DSP-CPU模块，用于分析所述停机指令，并使所述PWM模块发出PWM调制信号；所述主控子系统，用于根据所述飞轮状态信息，判断所述飞轮是否为安全状态，若所述飞轮处于非安全状态，则发出停机指令；

所述DSP子系统，用于根据所述停机指令，切断电机对所述飞轮的控制信号，并向所述主控子系统发送允许制动信息；

所述主控子系统，用于根据所述允许制动信息，发送制动指令；

所述制动子系统，用于根据所述制动指令，向所述飞轮投入制动电阻，直至制动成功；所述制动子系统包括：制动I/O干接点、制动继电器和所述制动电阻；

所述控制系统还包括电机子系统；

所述电机子系统包括变流器和电机；所述变流器包括IGBT开关；

所述IGBT开关，用于根据所述PWM调制信号，控制电机停止对飞轮的控制；

所述电机子系统，用于根据所述DSP子系统发出的PWM调制信号，控制所述飞轮的工作状态；

所述DSP子系统，用于当所述电机停止对所述飞轮的控制后，向所述主控子系统发送允许制动信息；

所述主控子系统，用于根据所述允许制动信息，通过所述主控I/O干接点发送制动指令；

所述制动I/O干接点，用于接收所述主控子系统的所述主控I/O干接点发出的制动指令；

所述制动继电器，用于根据所述制动指令，将所述制动电阻投入所述飞轮，直至制动成功；

所述控制系统，还包括变流器传感器，用于采集变流器状态信息；所述变流器传感器至少包括以下之一：变流器电压传感器、变流器电流传感器、变流器转速传感器、变流器角度传感器或变流器温度传感器；

所述DSP子系统，还包括定时器模块和A/D中断控制模块；所述变流器电压传感器，用于采集变流器电压；所述变流器电流传感器，用于采集变流器电流；所述变流器转速传感器，用于采集变流器转速；所述变流器角度传感器，用于采集变流器角度；所述变流器温度传感器，用于采集变流器温度；

所述A/D中断控制模块，用于接收所述变流器电压、所述变流器电流和所述变流器温度；并将所述变流器电压、所述变流器电流和所述变流器温度发送至所述DSP-CPU模块；

所述定时器模块，用于接收所述变流器转速和所述变流器角度；并将所述变流器转速和所述变流器角度发送至所述DSP-CPU模块；

所述DSP-CPU模块，用于分析充电指令和所述变流器状态信息，若所述变流器状态信息满足预设的规则，则控制PWM模块发出PWM调制信号；

所述IGBT开关，用于根据所述PWM调制信号，控制电机，进而控制所述飞轮的充电状态；

所述主控子系统，还用于接收用户的充电指令；

所述DSP子系统，还用于根据所述充电指令和所述变流器状态信息，控制所述飞轮的工作状态。

2.根据权利要求1所述的飞轮能量控制系统，其特征在于，所述主控控制模块，还用于监测所述飞轮的状态，若监测所述飞轮的状态为制动失败状态，则发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的飞轮能量控制系统，其特征在于，所述主控子系统，还用于接收用户的放电指令；

所述DSP子系统，还用于根据所述放电指令和所述变流器状态信息，控制所述飞轮的放电状态。

4.一种飞轮能量控制主系统，其特征在于，所述控制主系统包括：飞轮本体、服务器和权利要求1-3任一项所述的飞轮能量控制系统；

所述服务器，用于向用户展示飞轮状态信息和变流器状态信息，以及

接收用户发送的人工指令，以使所述控制系统根据所述人工指令控制所述飞轮本体的工作状态。

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