TWI759768B - 具飛輪的動能回收系統 - Google Patents

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Abstract

一種具飛輪的動能回收系統，包括：一級聯式飛輪雙饋電機，具有定子端線圈、轉子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能。一控制電路，具有反流器及整流器以直流排，該反流器用來供給交流電給該轉子端線圈，該整流器具有一交流端藉由交流排和該定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能。一電動機，具有一相線圈和該交流排連結，在當該級聯式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。

Description

具飛輪的動能回收系統
本發明係有關於一種具儲能飛輪的能量轉移系統，特別是有關於一種具飛輪的動能回收系統。
第1圖為習知之飛輪與車輛驅動電機能量轉移系統之架構示意圖。能量轉移系統1具有飛輪模組2、驅動電路4以及車輛驅動電機6。飛輪模組2和驅動電機6皆是獨立操作，因此需要驅動電路4分別對飛輪2和驅動電機6進行驅動。車輛驅動電機6具有傳動軸7用以輸出和輸入動力。
當要進行飛輪2和驅動電機6間之能量轉移時，全數的能量皆會經過驅動電路4，如此使得驅動電路4之功率元件、直流電容和電池受到相當大的電力負載。
為解決上述問題，因此須要一種具儲能飛輪的能量轉移系統，此系統可以增加被驅動馬達剎車可回收的能量，而且能量無需全部經過電力電子和直流排電容或電池，使得電力電子和直流排電容或電池不需要承受所有功率而造成損耗。
本發明之目的是提供一種具飛輪的動能回收系統，使用飛輪電機和被驅動馬達的相線圈直接串接來提供能量轉移路徑，如此可以增加被驅動馬達剎車可回收的能量。而且能量無需全部經過電力電子和直流排電容或電池，使得電力電子和直流排電容或電池不需要承受所有功率而造成損耗。
本發明為達成上述目的提供一種具飛輪的動能回收系統，包括一級聯式飛輪雙饋電機、一電動機以及一控制電路。級聯式飛輪雙饋電機具有定子端線圈、轉子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能。控制電路具有反流器及整流器以及連結該反流器及該整流器之直流排，該反流器用來供給交流電給該轉子端線圈，該整流器具有一交流端藉由交流排和該定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能。電動機具有一相線圈和該交流排連結，在當該級聯式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。
與習知之飛輪與車輛驅動電機能量轉移系統比較，本發明具有以下優點： 1. 飛輪雙饋電機以定子端線圈和電動機相線圈直接連結，形成部分能量流路徑，並減少流經功率電子的能量功率。 2. 動力系統可以用較小功率等級的功率電子來達成能量移轉。 3. 可用飛輪雙饋電機提供或吸收電動機或發電機的能量，分擔直流排端的負載。
本發明是使用飛輪電機和被驅動馬達的相線圈直接串接來提供能量轉移路徑，如此可以增加被驅動馬達剎車可回收的能量。由於飛輪電機和被驅動馬達的相線圈直接串接，因此無需全部經過電力電子和直流排電容或電池，使得電力電子和直流排電容或電池不需要承受所有功率而造成損耗。
實施例1：第2圖顯示本發明之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。具飛輪的動能回收系統100具有一飛輪雙饋電機10、一電動機20、一驅動電路30以及一控制器40。飛輪雙饋電機10由一個雙饋電機和一個飛輪慣性轉子所組成。飛輪雙饋電機10具有一次側線圈11和二次側線圈12。電動機20具有傳動軸21以及相線圈22。相線圈22與一次側線圈11串聯。傳動軸21用以輸出和輸入動力。電動機20可以是應用於電動車、自動化機器或自動化産業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
驅動電路30，具有AC/DC電路31及DC/AC電路34，其中該AC/DC電路之該AC端32和飛輪雙饋電機10的一次側線圈11連結形成交流排(AC bus)42，該DC/AC電路34的該AC端35和該飛輪雙饋電機10的該二次側線圈12連結。AC/DC電路31及DC/AC電路34之間具有直流排36以及電容器38。
控制器40，用以控制二次側線圈12的輸出電壓和電流的頻率和相位，進而控制一次側線圈11輸出的電壓和電流的頻率和相位，更控制電動機20的扭力和轉速，藉以回收電動機20的動能或提供動能給電動機20。飛輪雙饋電機10與一電動機20可進行雙向能量移轉。能量移轉的路徑通過飛輪雙饋電機10的一次側線圈11和電動機20相線圈22所形成的連結成為交流排(AC bus)42。電動機20的控制係藉由驅動電路30的控制器40於交流排上形成的電壓來進行控制。控制策略端視電動機20為同步或非同步來進行，利用現有的直接扭力控制 (Direct Torque Control)或場域導向控制(Field oriented control)等概念來實現。
在當和一次側線圈11連結之該AC/DC電路31為維持直流電壓穩定，則和二次側線圈12連結之該DC/AC電路34産生電流。在當和一次側線圈11連結之該AC/DC電路31對電動機20進行直接驅動，則和二次側線圈12連結之該DC/AC電路34是斷路狀態使二次側線圈12電流為零。
以電動機20是電動車的驅動馬達來舉例說明飛輪雙饋電機10與電動車的驅動馬達(即電動機20)進行雙向能量移轉之情形，於電動車減速時，驅動馬達(即電動機20)輸出反向扭矩以回收能量，並將能量傳至飛輪雙饋電機10儲存。於電動車加速時，飛輪雙饋電機10將所儲存的能量傳至驅動馬達(即電動機20)以輸出正向扭矩。
具飛輪的動能回收系統100可以和外界電網80連結，成為用於調節電網80電力的不斷電系統。而於此架構中，電動機20則成為一個發電機。使用一個DC/AC轉換器90將電能由驅動電路30的直流排36轉換成三相電力以連結電網80。具飛輪的動能回收系統100和電網80可用串聯電路92連結，或經由變壓器做並聯連結。
第3圖顯示本發明之電動機20的控制方法之流程圖。首先，電動機20需要減速或加速，如步驟S10所示。其次，進行飛輪雙饋電機10二次側的PWM(脈衝寬度調變pulse width modulation)電壓頻率控制，使飛輪雙饋電機10一次側輸出的電壓頻率符合電動機20所需的電壓頻率，如步驟S20所示。然後，進行飛輪雙饋電機10二次側的PWM電壓相位控制，使電動機20的磁通或電流相位角符合需求，如步驟S30所示。利用飛輪雙饋電機10二次側的PWM訊號頻率和相位的控制，使一次側輸出的頻率和相位符合電動機20的驅動要求。
實施例2：第4圖顯示本發明之多組飛輪雙饋電機模組和一個電動機連結。具飛輪的動能回收系統300具有一電動機320以及飛輪雙饋電機模組310、312、314。各飛輪雙饋電機模組310、312、314之儲能不同且各具有飛輪雙饋電機、驅動電路、一次側線圈331、332、333和二次側線圈，各驅動電路具有AC/DC電路及DC/AC電路，其中該AC/DC電路之該AC端和該一次側線圈331、332、333連結，該DC/AC電路的該AC端和該二次側線圈連結。
飛輪雙饋電機模組310、312、314具有各別的控制器315、316、317，用以控制各該二次側線圈的輸出電壓和電流的頻率和相位，進而控制各該一次側線圈331、332、333輸出的電壓和電流的頻率和相位，藉以回收該電動機320的動能或提供動能給該電動機。
電動機320具有傳動軸321以及相線圈322。相線圈322與一次側線圈331、332、333串聯。能量移轉的路徑通過飛輪雙饋電機模組310、312、314的一次側線圈331、332、333和電動機320相線圈322所形成的連結成為交流排(AC bus)341、342、343。傳動軸321用以輸出和輸入動力。電動機320可以是應用於電動車、自動化機器或自動化産業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
具飛輪的動能回收系統300可以依序將飛輪雙饋電機模組310、312、314和交流排(AC bus)341、342、343連結。當要用飛輪雙饋電機模組310、312、314進行儲能時，其中具最低能量的飛輪雙饋電機模組應優先加入，而當要擷取飛輪雙饋電機模組310、312、314能量時，其中具最高能量的飛輪雙饋電機模組應優先加入。當電動機320要擷取飛輪雙饋電機模組310、312、314能量時，以儲能量來排序，由最大儲能量至較小儲能量飛輪依序加入。當電動機320要輸出能量給飛輪雙饋電機模組310、312、314時，以儲能量來排序，由最小儲能量飛輪至較大儲能量飛輪依序加入。
第5圖顯示本發明之多組飛輪雙饋電機模組和一個電動機連結的控制方法之流程圖。首先，電動機320需要減速或加速而且須再加入另一飛輪雙饋電機模組，如步驟S60所示。其次，連結飛輪雙饋電機模組和直流排，並且進行飛輪雙饋電機模組二次側的PWM(脈衝寬度調變pulse width modulation)電壓頻率控制，使飛輪雙饋電機模組一次側輸出的電壓頻率符合電動機320所需的電壓頻率，如步驟S70所示。然後，進行飛輪雙饋電機模組二次側的PWM電壓相位控制，使電動機320的磁通或電流相位角符合需求，如步驟S80所示。
實施例3：第6圖顯示本發明之多組電動機和一個飛輪模組連結。具飛輪的動能回收系統500具有飛輪雙饋電機10、驅動電路30、控制器40以及電動機510、520、530。具飛輪的動能回收系統500的飛輪雙饋電機10，驅動電路30、控制器40與實施例1中具有相同標號之元件為相同與等效的元件。
電動機510、520、530各具有傳動軸511、521、531以及相線圈512、522、532。相線圈512、522、532與一次側線圈11串聯。能量移轉的路徑通過飛輪雙饋電機10的一次側線圈11和電動機510、520、530之相線圈512、522、532所形成的連結成為交流排(AC bus)541、542、543。傳動軸511、521、531用以輸出和輸入動力。
電動機510、520、530是馬達時，飛輪雙饋電機10由二次側線圈12的控制來決定一次側線圈11的輸出電壓。電動機510、520、530是發電機時，飛輪雙饋電機10由二次側線圈12的控制來決定一次側線圈11的輸入電壓。當各該電動機510、520、530是具不同的輸出電壓之發電機時，飛輪雙饋電機10可以選擇性的控制，産生和各該電動機510、520、530相對應的輸入電壓。
本發明之具飛輪的動能回收系統之模擬設定與說明，飛輪雙饋電機為一儲能飛輪，電動機為一永磁同步馬達。透過二次側的控制使飛輪雙饋電機一次側的電壓頻率和電動機之馬達轉子同步。初始飛輪轉速4000 rpm，轉動慣量 5 kg-m2，儲能量428 kJ。初始馬達轉速 100 rpm，轉動慣量: 0.5 kg-m2。第7圖顯示飛輪輸出能量與時間之關係，如圖所示飛輪的轉速由4000 rpm急速下降至3800 rpm，能量約釋出42800 Joule，約於2.5 sec時轉速開始保持平穩。第8圖顯示電動機的負載扭力與時間之關係，飛輪輸出能量施予永磁同步馬達的負載扭力，由10Nm逐漸增加，於5秒時負載能量吸收達到60 Nm。第9圖顯示電動機的輸出能量與時間之關係，飛輪轉移能量至永磁同步馬達後，馬達由初始轉速100 rpm增加至750 rpm，馬達吸收能量1514 Joule，約於0.7 sec時轉速開始保持平穩。
實施例4：第10圖顯示本發明實施例4之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。具飛輪的動能回收系統600具有一級聯式飛輪雙饋電機610、一電動機620、一控制電路630以及一控制器640。級聯式飛輪雙饋電機610由一個雙饋電機和一個飛輪慣性轉子所組成。飛輪慣性轉子帶動一飛輪611，飛輪611可以藉由轉速的增加來儲存動能，飛輪611藉由轉速的減少來釋放動能。
級聯式飛輪雙饋電機610具有定子端線圈612以及轉子端線圈614。控制電路630具有反流器631及整流器634。反流器631用來供給交流電給轉子端線圈614，而整流器634將交流電轉變為直流電，使反流器631可以由直流排636來汲取電能。整流器634的交流端635藉由交流排624和級聯式飛輪雙饋電機610的定子端線圈612連結。
控制電路630具有反流器631及整流器634，其中該整流器634之該交流端635和級聯式飛輪雙饋電機610的定子端線圈612連結形成交流排(AC bus)642，該反流器631的該交流端632和該級聯式飛輪雙饋電機610的轉子端線圈614連結。反流器631及整流器634之間具有直流排636以及電容器638。
電動機620具有傳動軸621以及相線圈622。相線圈622直接和交流排624連結。傳動軸621用以輸出和輸入動力。電動機620可以是應用於電動車、自動化機器或自動化産業的驅動馬達、線性馬達或發電機。電動機620可藉由級聯式飛輪雙饋電機610的減速，並將機械能轉換成電能，藉交流排624提供電能給電動機620，使電動機620輸出轉動機械能，這時電動機620為馬達模式。另一方面，電動機620可操作於發電機模式，電動機620可以回收機械能，並轉換成電能，再由交流排624傳給級聯式飛輪雙饋電機610的定子端線圈612，使級聯式飛輪雙饋電機610能將電能轉換成機械能，而將飛輪611增速來儲存動能。
控制器640，用以控制轉子端線圈614的輸出電壓和電流的頻率和相位，進而控制定子端線圈612輸出的電壓和電流的頻率和相位，更控制電動機620的扭力和轉速，藉以回收電動機620的動能或提供動能給電動機620。級聯式飛輪雙饋電機610與一電動機620可進行雙向能量移轉。能量移轉的路徑通過級聯式飛輪雙饋電機610的定子端線圈612和電動機620相線圈622所形成的連結成為交流排(AC bus)624。電動機620的控制係藉由控制電路630的控制器640於交流排上形成的電壓來進行控制。控制策略端視電動機620為同步或非同步來進行，利用現有的直接扭力控制 (Direct Torque Control)或場域導向控制(Field oriented control)等概念來實現。
在當和定子端線圈612連結之該反流器631為維持直流電壓穩定，則和轉子端線圈614連結之該反流器631産生電流。在當和定子端線圈612連結之該整流器634對電動機620進行直接驅動，則和轉子端線圈614連結之該反流器631是斷路狀態使轉子端線圈614電流為零。
實施例5：第11圖顯示本發明實施例5之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。具飛輪的動能回收系統800具有一級聯式飛輪雙饋電機610、一電動機620、一控制電路630以及一控制器640。實施例5中之電動機620具有相線圈622，相線圈622和交流排624的連結是使用一個三相變壓器660來連結。
實施例6：第12圖顯示本發明實施例6之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。具飛輪的動能回收系統700具有一調節式雙饋電機710、一電動機720、一控制電路730以及一控制器740。調節式雙饋電機710由一個雙饋電機和一個飛輪慣性轉子所組成。飛輪慣性轉子帶動一飛輪711，飛輪711可以藉由轉速的增加來儲存動能，飛輪711藉由轉速的減少來釋放動能。
調節式雙饋電機710具有第二定子端線圈712以及第三定子端線圈714。控制電路730具有反流器731及整流器734。反流器731用來供給交流電給第三定子端線圈714，而整流器734將交流電轉變為直流電，使反流器731可以由直流排736來汲取電能。整流器734的交流端735藉由交流排724和調節式雙饋電機710的第二定子端線圈712連結。
控制電路730具有反流器731及整流器734，其中該整流器734之該交流端735和調節式雙饋電機710的第二定子端線圈712連結形成交流排(AC bus)742，該反流器731的該交流端732和該調節式雙饋電機710的第三定子端線圈714連結。反流器731及整流器734之間具有直流排736以及電容器738。
電動機720具有傳動軸721以及相線圈722。相線圈722直接和交流排724連結。傳動軸721用以輸出和輸入動力。電動機720可以是應用於電動車、自動化機器或自動化産業的驅動馬達、線性馬達或發電機。電動機720可藉由調節式雙饋電機710的減速，並將機械能轉換成電能，藉交流排724提供電能給電動機720，使電動機720輸出轉動機械能，這時電動機720為馬達模式。另一方面，電動機720可操作於發電機模式，電動機720可以回收機械能，並轉換成電能，再由交流排724傳給調節式雙饋電機710的第二定子端線圈712，使調節式雙饋電機710能將電能轉換成機械能，而將飛輪711增速來儲存動能。
控制器740，用以控制第三定子端線圈714的輸出電壓和電流的頻率和相位，進而控制第二定子端線圈712輸出的電壓和電流的頻率和相位，更控制電動機720的扭力和轉速，藉以回收電動機720的動能或提供動能給電動機720。調節式雙饋電機710與一電動機720可進行雙向能量移轉。能量移轉的路徑通過調節式雙饋電機710的第二定子端線圈712和電動機720相線圈722所形成的連結成為交流排(AC bus)742。電動機720的控制係藉由控制電路730的控制器740於交流排上形成的電壓來進行控制。控制策略端視電動機720為同步或非同步來進行，利用現有的直接扭力控制 (Direct Torque Control)或場域導向控制(Field oriented control)等概念來實現。
在當和第二定子端線圈712連結之該反流器731為維持直流電壓穩定，則和第三定子端線圈714連結之該反流器731産生電流。在當和第二定子端線圈712連結之該整流器734對電動機720進行直接驅動，則和第三定子端線圈714連結之該反流器731是斷路狀態使第三定子端線圈714電流為零。
實施例7：第13圖顯示本發明實施例7之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。具飛輪的動能回收系統900具有一級聯式飛輪雙饋電機710、一電動機720、一控制電路730以及一控制器740。實施例7中之電動機720具有相線圈722，相線圈722和交流排724的連結是使用一個三相變壓器760來連結。
實施例8：第14圖顯示本發明實施例8之具飛輪的動能回收系統之電路硬體架構示意圖。電動機201與飛輪雙饋電機202之間，透過三相交流排218與雙饋電機定子交流排216連接，中間具有一接觸器205與接觸器207。
系統控制器215之電力來源由三相交流排218透過變壓器209，進入逆變器210、整流出DC BUS直流排214。
整流控制器212與驅動控制器213電力來源為DC BUS直流排214，並分別輸出脈衝寬度調變PWM訊號至逆變器210與逆變器211。
驅動控制器213的輸出，經由逆變器211放大之後，透過接觸器208與雙饋電機轉子交流排217輸入至飛輪雙饋電機202。
三相交流排218亦可與市電204，透過連接觸器206連接市電交流排219，以接收外部能量。本發明實施例每個交流排上，皆可安裝變壓器。
本發明之具飛輪的動能回收系統具有以下多個能量轉移方式，包括，能量轉移方式1是為連接接觸器205、接觸器206，使電動機201可直接藉由連接市電204運轉。能量轉移方式2是為連接接觸器206、接觸器207、接觸器208，使飛輪雙饋電機202可直接藉由連接市電204，並且由驅動控制器213控制飛輪雙饋電機202轉子電壓，使其運轉。能量轉移方式3是為能量轉移方式1與能量轉移方式2同時使用。能量轉移方式4是為連接接觸器206、接觸器207、接觸器208，將飛輪雙饋電機202作為發電機，由驅動控制器213控制飛輪雙饋電機202轉子電壓，將飛輪203能量回充至三相交流排218，並輸出至市電204。能量轉移方式5是為連接接觸器205、接觸器207、接觸器208，將飛輪雙饋電機202作為發電機，由驅動控制器213控制飛輪雙饋電機202轉子電壓，將飛輪203能量回充至三相交流排218，並輸出至電動機201。能量轉移方式6是為能量轉移方式4與能量轉移方式5同時使用。能量轉移方式7是為連接接觸器205、接觸器207、接觸器208，將電動機201作為發電機，將能量回充至三相交流排218，由驅動控制器213控制飛輪雙饋電機202轉子電壓，將三相交流排218的能量，輸出至飛輪雙饋電機202，並儲存至飛輪203。
實施例9：第15圖顯示本發明實施例9之具飛輪的動能回收系統之驅動控制器架構示意圖。系統控制目標是藉由透過飛輪雙饋電機404的轉子，輸入轉子電流411，從而感應出定子電流408，進而在電動機405產生輸出力矩407。給定一電動機的力矩命令406，與電動機的輸出力矩407回授，計算後輸入至力矩控制器401，產生定子電流命令410。將定子電流命令410與定子電流408回授計算後，輸入至定子電流控制器402，產生轉子電流命令411。將轉子電流命令411與轉子電流409回授計算後，輸入至轉子電流控制器403，產生轉子電壓命令412。將轉子電壓命令412透過驅動電路放大後，輸入至飛輪雙饋電機404轉子側，並在定子側感應出定子電流408。定子電流408輸入至電動機405，產生輸出力矩407，完成整個控制迴路。力矩控制亦可改為速度控制，力矩控制器401、定子電流控制器402、轉子電流控制器403可合併或拆分。實施例9之電動機是為馬達，馬達可為任何形式之馬達，力矩可由扭力計或透過定子電流估測而得。
1:能量轉移系統 2:飛輪模組 4:驅動電路 6:車輛驅動電機 7:傳動軸 100:具飛輪的動能回收系統 10:飛輪雙饋電機 20:電動機 30:驅動電路 40:控制器 11:一次側線圈 12:二次側線圈 21:傳動軸 22:相線圈 31:AC/DC電路 34:DC/AC電路 32:AC/DC電路AC端 42:交流排 35:DC/AC電路AC端 36:直流排 38:電容器 80:電網 90:DC/AC轉換器 92:串聯電路 300:具飛輪的動能回收系統 320:電動機 310、312、314:飛輪雙饋電機模組 331、332、333:一次側線圈 315、316、317:控制器 321:傳動軸 322:相線圈 341、342、343:交流排 500:具飛輪的動能回收系統 510、520、530:電動機 511、521、531:傳動軸 512、522、532:相線圈 541、542、543:交流排 600、700、800、900:具飛輪的動能回收系統 610:級聯式飛輪雙饋電機 620:電動機 630:控制電路 640:控制器 611:飛輪 612:定子端線圈 614:轉子端線圈 631:反流器 634:整流器 632、635:交流端 624:交流排 621:傳動軸 622:相線圈 636:直流排 638:電容器 642:交流排 660、760:三相變壓器來連結 710:調節式雙饋電機 720:電動機 730:控制電路 740:控制器 711:飛輪 712:第二定子端線圈 714:第三定子端線圈 731:反流器 734:整流器 732、735:交流端 724:交流排 721:傳動軸 736:直流排 738:電容器 201:電動機 202:飛輪雙饋電機 203:飛輪 204:市電 205:接觸器 206:接觸器 207:接觸器 208:接觸器 209:變壓器 210:逆變器 211:逆變器 212:整流控制器 213:驅動控制器 214:DC BUS直流排 215:系統控制器 216:雙饋電機定子交流排 217:雙饋電機轉子交流排 218:三相交流排 219:市電交流排 401:力矩控制器 402:定子電流控制器 403:轉子電流控制器 404:飛輪雙饋電機 405:電動機 406:力矩命令 407:輸出力矩 408:定子電流 409:轉子電流 410:定子電流命令 411:轉子電流 412:轉子電壓命令
第1圖為習知之飛輪與車輛驅動電機能量轉移系統之架構示意圖。 第2圖為本發明之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。 第3圖為本發明之電動機的控制方法之流程圖。 第4圖為本發明之多組飛輪雙饋電機模組和一個電動機連結之架構示意圖。 第5圖為本發明之多組飛輪雙饋電機模組和一個電動機連結的控制方法之流程圖。 第6圖為本發明之多組電動機和一個飛輪模組連結之架構示意圖。 第7圖顯示飛輪輸出能量與時間之關係。 第8圖顯示電動機的負載扭力與時間之關係。 第9圖顯示電動機的輸出能量與時間之關係。 第10圖為本發明實施例4之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。 第11圖為本發明實施例5之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。 第12圖為本發明實施例6之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。 第13圖為本發明實施例7之具飛輪的動能回收系統之架構示意圖。 第14圖顯示本發明實施例8之具飛輪的動能回收系統之電路硬體架構示意圖。 第15圖顯示本發明實施例9之具飛輪的動能回收系統之驅動控制器架構示意圖。
600:具飛輪的動能回收系統
610:級聯式飛輪雙饋電機
620:電動機
630:控制電路
640:控制器
611:飛輪
612:定子端線圈
614:轉子端線圈
631:反流器
634:整流器
632、635:交流端
624:交流排
621:傳動軸
622:相線圈
636:直流排
638:電容器
642:交流排

Claims (12)

  1. 一種具飛輪的動能回收系統，包括：一級聯式飛輪雙饋電機，具有定子端線圈、轉子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能；一控制電路，具有反流器及整流器以及連結該反流器及該整流器之直流排，該反流器用來供給交流電給該轉子端線圈，該整流器具有一交流端藉由交流排和該定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能；以及一電動機，具有一相線圈和該交流排連結，在當該級聯式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。
  2. 如請求項1所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以回收機械能轉換成電能，再由該交流排傳給該級聯式飛輪雙饋電機的該定子端線圈，使該級聯式飛輪雙饋電機能將電能轉換成機械能，而將該飛輪增速來儲存動能。
  3. 如請求項1所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以是應用於電動車、自動化機器或自動化產業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
  4. 一種具飛輪的動能回收系統，包括：一級聯式飛輪雙饋電機，具有定子端線圈、轉子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能；一控制電路，具有反流器及整流器以及連結該反流器及該整流器之直流排，該反流器用來供給交流電給該轉子端線圈，該整流器具有一交 流端藉由交流排和該定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能；以及一電動機，具有一相線圈，該相線圈使用一個三相變壓器和該交流排連結，在當該級聯式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。
  5. 如請求項4所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以回收機械能轉換成電能，再由該交流排傳給該級聯式飛輪雙饋電機的該定子端線圈，使該級聯式飛輪雙饋電機能將電能轉換成機械能，而將該飛輪增速來儲存動能。
  6. 如請求項4所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以是應用於電動車、自動化機器或自動化產業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
  7. 一種具飛輪的動能回收系統，包括：一調節式飛輪雙饋電機，具有第二定子端線圈、第三定子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能；一控制電路，具有反流器及整流器以及連結該反流器及該整流器之直流排，該反流器用來供給交流電給該第三定子端線圈，該整流器具有一交流端藉由交流排和該第二定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能；以及一電動機，具有一相線圈和該交流排連結，在當該調節式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。
  8. 如請求項7所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以回收機械能轉換成電能，再由該交流排傳給該調節式飛輪雙饋電機的該第二定子端線圈，使該調節式飛輪雙饋電機能將電能轉換成機械能，而將該飛輪增速來儲存動能。
  9. 如請求項7所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以是應用於電動車、自動化機器或自動化產業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
  10. 一種具飛輪的動能回收系統，包括：一調節式飛輪雙饋電機，具有第二定子端線圈、第三定子端線圈以及一飛輪，該飛輪可以藉由轉速的增加來儲存動能或藉由轉速的減少來釋放動能；一控制電路，具有反流器及整流器以及連結該反流器及該整流器之直流排，該反流器用來供給交流電給該第三定子端線圈，該整流器具有一交流端藉由交流排和該第二定子端線圈連結，該整流器將交流電轉變為直流電，使該反流器可以由該直流排來汲取電能；以及一電動機，具有一相線圈，該相線圈使用一個三相變壓器和該交流排連結，在當該調節式飛輪雙饋電機減速時會將機械能轉換成電能，並且透過該交流排提供電能給該電動機，使該電動機輸出轉動機械能。
  11. 如請求項10所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以回收機械能轉換成電能，再由該交流排傳給該調節式飛輪雙饋電機的該第二定子端線圈，使該調節式飛輪雙饋電機能將電能轉換成機械能，而將該飛輪增速來儲存動能。
  12. 如請求項10所述之具飛輪的動能回收系統，其中，該電動機可以是應用於電動車、自動化機器或自動化產業的驅動馬達、線性馬達或發電機。
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