工业电子中的永磁刷直流电机控制能量转换方法
本文介绍的能量释放控制系统的实质,是将电机的机械能通过AC/DC变换转换为直流可控电能,为星上设各供电。 能量释放控制器是储能飞轮由机械能向电能转换的桥梁,它是控制整个飞轮储能系统正常工作的核心组成部件,它主要的功能是控制集成电机,实现电能与机械能的相互转换。放电时,将输出的幅值和频率随电机转速不断变化的三相交流电经过整流电路转变为直流电,然后经过斩波电路转变成幅值恒定的直流电。该能量释放系统具有调频(控制飞轮的放电深度)、整流、恒压的功能。 电力电子转换器主要采用的电力电子元件是MOSFET、IGBT,通过电源逆变和脉宽调制技术(PWM)来对储能飞轮进行充放电。美国RPM公司的电 标题中的“工业电子中的永磁刷直流电机控制能量转换方法”指的是在工业电子领域中,利用永磁刷直流电机进行能量转换的技术。这种技术主要应用于储能飞轮系统,旨在将机械能转化为可控的直流电能,以供卫星设备使用。 描述中提到的能量释放控制系统是储能飞轮的核心组成部分,它的主要任务是控制集成电机,实现电能和机械能之间的相互转换。当放电时,系统首先将电机产生的幅值和频率随转速变化的三相交流电通过整流电路转化为直流电,再通过斩波电路将其调整为恒定幅值的直流电。这个过程涉及到调频(控制飞轮放电深度)、整流和恒压功能。 电力电子转换器是实现这一转换的关键设备,通常采用MOSFET和IGBT作为主要的电力电子元件。这些元件配合电源逆变和脉宽调制技术(PWM),对储能飞轮进行充放电控制。例如,RPM公司的电力电子控制器采用了正弦电流脉宽调制技术,结合直流电压、飞轮转速和振动的反馈,确保系统安全,监控能量状态。 在储能飞轮能量释放系统中,有多种方法可用于工业应用,如PWM整流、Buck直流斩波器、BOOST变换器、BOOST-Buck、Cuk、Sepic和Zeta变换器等。然而,针对高速磁悬浮储能飞轮,由于其转速下降会改变输出电压的幅值和频率,因此适合的应用方案相对较少。PWM整流虽然常见,但在可靠性、中小功率系统适用性和星载应用方面存在不足。Buck斩波器则可能存在输出电压纹波大、功率因数不可控的问题,可以通过PFC技术进行改善。而BOOST变换器由于升压后电压过高,可能并不适用于电压需求不高的星载设备。其他如Boost-Buck、Cuk、Sepic和Zeta变换器尽管能适应不同的电压需求,但它们的复杂结构和较高的系统损耗可能限制了它们在特定条件下的使用。 工业电子中的永磁刷直流电机控制能量转换方法是一种高效、灵活的电能管理技术,尤其在卫星能源系统中扮演着关键角色。通过精细的电力电子设计和控制策略,能够实现机械能到电能的高效转换,并满足不同应用场景的电能质量需求。
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