電容換能式反作用飛輪制動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電容換能式反作用飛輪制動方法，屬于機電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了現(xiàn)有技術(shù)中反作用飛輪降速過程中高發(fā)熱、能源利用不足的技術(shù)問題。該反作用飛輪制動方法包括以下步驟：在飛輪驅(qū)動控制電路的作用下，在反作用飛輪進行制動處于PWM關(guān)斷時，飛輪電機產(chǎn)生的泵生電壓存儲在電解電容中，當電解電容的電壓大于小衛(wèi)星電源的供電電壓時，小衛(wèi)星電源的供電通過二極管被截止；當反作用飛輪進行制動處于PWM開通時，電解電容中存儲的電能釋放給飛輪電機繞組，實現(xiàn)飛輪的制動。該方法利用反作用飛輪自身的機械能轉(zhuǎn)換為電解電容中存儲的電能，然后再將電能轉(zhuǎn)換為制動力，實現(xiàn)飛輪的制動，同時提高了小衛(wèi)星能源利用率。
【專利說明】電容換能式反作用飛輪制動方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于機電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電容換能式反作用飛輪制動方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在反作用飛輪工程實踐中，在對反作用飛輪的調(diào)節(jié)過程中經(jīng)常會遇到將反作用飛輪從高轉(zhuǎn)速降低至低轉(zhuǎn)速對反作用飛輪進行制動的情況。目前，常用的反作用飛輪在降速過程中的調(diào)節(jié)方法主要是采用能耗電阻將機械能轉(zhuǎn)換為熱能的方法對反作用飛輪進行降速。該方法會產(chǎn)生較大的發(fā)熱，同時沒有充分的利用飛輪存儲的機械能，在小衛(wèi)星的應(yīng)用場合，能源利用率是更加優(yōu)先的設(shè)計因素。所以上述技術(shù)不能實現(xiàn)對小衛(wèi)星能源的有效使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中反作用飛輪降速過程中高發(fā)熱、能源利用不足的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電容換能式反作用飛輪制動方法。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]電容換能式反作用飛輪制動方法，在飛輪驅(qū)動控制電路的作用下，在反作用飛輪進行制動處于PWM關(guān)斷時，飛輪電機產(chǎn)生的泵生電壓存儲在電解電容中，當電解電容的電壓大于小衛(wèi)星電源的供電電壓時，小衛(wèi)星電源的供電通過二極管被截止；當反作用飛輪進行制動處于PWM開通時，存儲在電解電容中的電能釋放給飛輪電機繞組，實現(xiàn)飛輪的制動。
[0006]進一步的，當反作用飛輪進行制動處于PWM的關(guān)斷時，飛輪電機繞組中存儲的反電動勢通過功率管向電解電容充電，形成充電電流，并流經(jīng)采樣電阻回到飛輪電機繞組中形成充電閉環(huán)。
[0007]進一步的，當反作用飛輪進行制動處于PWM的開通時，存儲在電解電容中的電能通過功率管、飛輪電機繞組、快恢復(fù)肖特基二級管和另一功率管后，回到電解電容中形成放電電流回路。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0009]本發(fā)明的方法能夠利用反作用飛輪自身的機械能轉(zhuǎn)換為電解電容中存儲的電能，然后再將電能轉(zhuǎn)換為飛輪的制動力，實現(xiàn)飛輪的制動，解決了現(xiàn)有技術(shù)中反作用飛輪制動方法高發(fā)熱、能源利用不足的技術(shù)問題，同時提高了小衛(wèi)星電源的利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明電容換能式反作用飛輪制動方法原理圖；
[0011]圖中，1、第一快恢復(fù)肖特基二級管，2、第一電解電容，3、第二電解電容，4、第一功率管，5、第二功率管，6、第三功率管，7、第四功率管，8、第五功率管，9、第六功率管，10、第二快恢復(fù)肖特基二級管，11、第三快恢復(fù)肖特基二級管，12、第四快恢復(fù)肖特基二級管，13、第五快恢復(fù)肖特基二級管，14、第六快恢復(fù)肖特基二級管，15、第七快恢復(fù)肖特基二級管，16、第一電機繞組，17、第二電機繞組，18、第三電機繞組，19、采樣電阻。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的電容換能式反作用飛輪制動方法，該電容換能式反作用飛輪制動方法適用的系統(tǒng)包括小衛(wèi)星電源、飛輪電機繞組和飛輪驅(qū)動控制電路，飛輪電機繞組包括第一電機繞組16、第二電機繞組17和第三電機繞組18 ;飛輪驅(qū)動控制電路包括第一快恢復(fù)肖特基二級管1、第一電解電容2、第二電解電容3、第一功率管4、第二功率管5、第三功率管6、第四功率管7、第五功率管8、第六功率管9、第二恢復(fù)肖特基二級管10、第三恢復(fù)肖特基二級管11、第四恢復(fù)肖特基二級管12、第五恢復(fù)肖特基二級管13、第六恢復(fù)肖特基二級管14、第七快恢復(fù)肖特基二級管15和采樣電阻19 ；
[0014]小衛(wèi)星電源經(jīng)第一快恢復(fù)肖特基二級管I向飛輪驅(qū)動控制電路提供電能，第一快恢復(fù)肖特基二級管I的正極與小衛(wèi)星電源連接，負極分別與第一電解電容2的一側(cè)、第二電解電容3的一側(cè)、第一功率管4的漏極、第二功率管5的漏極、第三功率管6的漏極連接；第一電解電容2的另一側(cè)、第二電解電容3的另一側(cè)均與采樣電阻19的非接地端連接；第一功率管4的源極、第二功率管5的源極、第三功率管6的源極分別與第二快恢復(fù)肖特基二級管10的正極、第三快恢復(fù)肖特基二級管11的正極、第四快恢復(fù)肖特基二級管12的正極連接；第二快恢復(fù)肖特基二級管10的負極、第三快恢復(fù)肖特基二級管11的負極、第四快恢復(fù)肖特基二級管12的負極分別與第四功率管7的漏極、第五功率管8的漏極、第六功率管9的漏極連接；第四功率管7的源極、第五功率管8的源極、第六功率管9的源極均與采樣電阻19的非接地端連接；采樣電阻19的另一端接地；第一電機繞組16的一側(cè)分別與第一功率管4的源極、第五快恢復(fù)肖特基二級管13的負極連接，第二電機繞組17的一側(cè)分別與第二功率管5的源極、第六快恢復(fù)肖特基二級管14的正極連接，第三電機繞組18的一側(cè)分別與第三功率管6的源極、第七快恢復(fù)肖特基二級管15連接，第一電機繞組16、第二電機繞組17和第三電機繞組18三者并聯(lián)；第五快恢復(fù)肖特基二級管13的正極、第六快恢復(fù)肖特基二級管14的正極、第七快恢復(fù)肖特基二級管15的正極均接地。
[0015]當衛(wèi)星向飛輪發(fā)出制動指令時，飛輪在飛輪驅(qū)動控制電路的控制下進行PWM斬波工作，在PWM的一個控制周期內(nèi)，分為PWM的關(guān)斷和PWM開通兩種狀態(tài):
[0016]在飛輪驅(qū)動控制電路的作用下，當反作用飛輪進行制動處于PWM關(guān)斷時，飛輪電機產(chǎn)生的泵生電壓存儲在電解電容中，當電解電容的電壓大于小衛(wèi)星電源的供電電壓，小衛(wèi)星電源的供電通過二極管被截止；當反作用飛輪進行制動處于PWM開通時，存儲在電解電容中的電能釋放給飛輪電機繞組，實現(xiàn)飛輪的制動。
[0017]本實施方式中，當反作用飛輪進行制動處于PWM的關(guān)斷時，飛輪電機繞組中存儲的反電動勢通過功率管向電解電容充電，形成充電電流，并流經(jīng)采樣電阻回到飛輪電機繞組中形成充電閉環(huán)；當反作用飛輪進行制動處于PWM的開通時，存儲在電解電容中的電能通過功率管、飛輪電機繞組、快恢復(fù)肖特基二級管和另一功率管后，回到電解電容中形成放電電流回路；
[0018]以第一電機繞組(U相)16為例，當反作用飛輪進行制動處于PWM關(guān)斷時，第一電機繞組16中存儲的反電動勢通過第一功率管4向第一電解電容2和第二電解電容3充電，形成第一電解電容2和第二電解電容3中的充電電流，該充電電流通過第一電解電容2和第二電解電容3后，流經(jīng)采樣電阻19、第六快恢復(fù)肖特基二級管14、第二電機繞組(V相)17回到第一電機繞組16，形成充電閉環(huán)；此時電流能夠從第一電解電容2和第二電解電容3的上側(cè)向下流動，僅利用單電源放大器即可以對電流進行采樣，第一電解電容2和第二電解電容3在充電電壓的作用下電壓升高，當?shù)谝浑娊怆娙?和第二電解電容3的電壓大于小衛(wèi)星電源的供電電壓，在第一快肖特基二級管I的作用下，小衛(wèi)星電源的供電被截止，從而節(jié)省了小衛(wèi)星電源的蓄電池的電能；當反作用飛輪進行制動處于PWM開通時，存儲在第一電解電容2和第二電解電容3中的電能通過第二功率管5、第二電機繞組17、第一電機繞組16、第二快恢復(fù)肖特基二級管10、第四功率管7回到第一電解電容2和第二電解電容3，形成放電電流回路，從而實現(xiàn)放電。
[0019]顯然，以上實施方式的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當指出，對于所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電容換能式反作用飛輪制動方法，其特征在于，在飛輪驅(qū)動控制電路的作用下，在反作用飛輪進行制動處于PWM關(guān)斷時，飛輪電機產(chǎn)生的泵生電壓存儲在電解電容中，當電解電容的電壓大于小衛(wèi)星電源的供電電壓，小衛(wèi)星電源的供電通過二極管被截止； 當反作用飛輪進行制動處于PWM開通時，存儲在電解電容中的電能釋放給飛輪電機繞組，實現(xiàn)飛輪的制動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容換能式反作用飛輪制動方法，其特征在于，當反作用飛輪進行制動處于PWM的關(guān)斷時，飛輪電機繞組中存儲的反電動勢通過功率管向電解電容充電，形成充電電流，并流經(jīng)采樣電阻回到飛輪電機繞組中形成充電閉環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容換能式反作用飛輪制動方法，其特征在于，當反作用飛輪進行制動處于PWM的開通時，存儲在電解電容中的電能通過功率管、飛輪電機繞組、快恢復(fù)肖特基二級管和另一功率管后，回到電解電容中形成放電電流回路。
【文檔編號】B64G1/42GK104210675SQ201410432613
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】武俊峰, 吳一輝 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所