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一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置

阅读：1127发布：2020-08-14

IPRDB可以提供一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，用于卫星的高精度姿态控制执行机构——磁悬浮反作用飞轮用三相永磁无刷直流电机的控制，该装置主要包括直流电源、降压斩波调制开关管、LC滤波电路、能耗制动电路、电机绕组、逆变电路、调制脉动抑制电路、数字信号处理器。本发明通过一种磁悬浮反作用飞轮电机转矩脉动抑制装置，可以有效的抑制磁悬浮反作用飞轮电机的电磁转矩脉动，从而保证飞轮输出平稳的力矩。，下面是一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，包括直流电源(1)、降压斩波调制开关管(2)、LC滤波电路(3)、电机绕组(8)、逆变电路(9)、数字信号处理器(15)，其特征在于：还包括能耗制动电路(4)和调制脉动抑制电路(10)，其中直流电源(1)与降压斩波调制开关管(2)的集电极相连，降压斩波调制开关管(2)的基极触发信号由数字信号处理器(15)产生，用于控制降压斩波调制开关管(2)的开通与关断，对直流电源(1)的电压进行调制；降压斩波调制开关管(2)的发射极与LC滤波电路(3)相连，LC滤波电路(3)用于接收经降压斩波开关管(2)调制后的电压，滤除附着在调制后电压上的噪声及高频信号；能耗制动电路(4)与LC滤波电路(3)和电机绕组(8)连接，通过调节能耗制动开关管(7)来调节能耗制动电流；电机绕组(8)接收经LC滤波电路(3)滤波后的电压并在逆变电路(9)的作用下控制电机运行；逆变电路(9)与电机绕组(8)相连用于接收由数字信号处理器(15)产生的换相信号；调制脉动抑制电路(10)与逆变电路(9)相连，接收由数字信号处理器(15)产生的脉动抑制控制信号；数字信号处理器(15)产生七路控制信号，第一路与降压斩波调制开关管(2)的基极相连，第二路与能耗制动开关管(7)的基极相连，第三、四、五路与逆变电路(9)相连，第六、七路与调制脉动抑制电路(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，其特征在于：所述的能耗制动电路(4)由能耗制动电阻(5)、能耗制动续流回路(6)和能耗制动开关管(7)组成，其中能耗制动续流回路(6)一端与能耗制动电阻(5)相连，另一端与能耗制动开关管(7)相连，能耗制动续流回路(6)由能耗制动电感L2，电阻R2，二极管VD2组成，能耗制动电感L2一端与能耗制动电阻(5)相连，另一端与能耗制动开关管(7)的集电极相连；

电阻R2一端与二极管VD2正极相连，另一端与能耗制动开关管(7)的集电极相连；二极管VD2正极与电阻R2相连，二极管VD2负极与能耗制动电阻(5)相连。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，其特征在于：所述的调制脉动抑制电路(10)由电动通路(11)和反接制动通路(12)组成，电动通路(11)和反接制动通路(12)同时与逆变电路(9)的三个换相开关管的发射极相连，电动通路(11)由电阻R3，开关管VTX0，二极管VD7组成，电阻R3上端与逆变电路(9)的三个换相开关管的发射极相连，下端与开关管VTX0集电极相连；开关管VTX0的集电极与电阻R3相连，基极与数字信号处理器(15)相连，发射极一端与能耗制动开关管(7)的发射极相连；二极管VD7一端与开关管VTX0集电极相连，另一端与开关管VTX0发射极相连，在电机电动运行过程中，电动通路(11)与逆变电路(9)组成电流导通电路；反接制动通路(12)由反接制动续流回路(13)与反接制动开关管(14)组成，其中反接制动续流回路(13)上端与逆变电路(9)的三个换相开关管的发射极相连，下端与反接制动开关管(14)的集电极相连接；反接制动开关管(14)的基极与数字信号处理器(15)相连接，接收由数字信号处理器(15)产生的脉动抑制控制信号，反接制动开关管(14)的发射极接地，在电机反接制动过程中，反接制动通路(12)与逆变电路(9)组成电流导通电路。

说明书全文

一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，主要用于新一代卫星的长寿命、高精度姿态控制执行机构，用于抑制磁悬浮反作用飞轮电机的电磁转矩脉动，保证磁悬浮反作用飞轮输出平稳控制力矩。

背景技术

[0002] 飞轮是卫星姿态控制系统的关键执行部件，主要用于实现卫星姿态机动和姿态稳定。在航天器姿态控制系统中，飞轮按照姿控系统指令，提供合适的控制力矩，矫正航天器的姿态偏差，或完成某种姿态的调整。通过飞轮与卫星本体间的角动量交换，吸收由于空间环境干扰力矩引起的星体角动量变化，实现稳定卫星姿态的目的。在航天空间飞行器姿态控制中，通过对大惯量飞轮转子的加速和制动(减速)控制，产生施加在载体上的反作用力矩，从而实现对载体运动的控制。当电机处于减速制动状态时，常用的方法是：能耗制动和反接制动综合方法。当电机转速很高时，利用飞轮转子贮存的动能，进行能耗制动；当电机的转速变低后，再切换成反接制动。

[0003] 随着对卫星精度的要求越来越高，要求飞轮的控制精度越来越高。磁悬浮反作用飞轮电机转矩脉动是影响磁悬浮反作用飞轮电机控制精度的主要因素，并且转矩脉动会降低电力传动系统控制特性并造成机器噪音，振动，降低机器使用寿命和驱动系统的可靠性。要实现磁悬浮反作用飞轮的高精度、高稳定控制就必须要采取有效的措施来抑制电机转矩脉动。转矩脉动是无刷电机在低速运行时的一项十分重要的性能指标，通常高性能伺服系统的低速转矩脉动应小于3％。造成转矩脉动的原因多种多样，电机的三大组成部分都对转矩脉动有直接影响。按产生转矩脉动的原因，可分以下几方面：电磁因素引起的转矩脉动、电流换相引起的转矩脉动、齿槽引起的转矩脉动、电枢反应影响和机械工艺引起的转矩脉动等。

[0004] 目前采用硬件对于转矩脉动的抑制装置主要是针对电机电动状态下的转矩脉动进行抑制的，还未提出关于制动状态下的转矩脉动的抑制方法。通用的电动状态下的抑制转矩脉动的方法为：在三相逆变桥前端加上BUCK变换器，其各部分连接关系如图3所示(自张晓峰，胡庆.基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法.电工技术学报.2005，20(9).p72-p81)。通过单一直流母线电流的反馈闭环控制来抑制转矩脉动的方法，这种转矩脉动抑制装置由降压斩波开关管21、LC滤波电路22、逆变电路23组成，在这种控制方式下，由于三相逆变桥(逆变电路23)采用的是恒通方式，此时直流母线上的采样电流值在每一个传导区内，不会出现脉动，可以实时地反映导通相绕组的真实电流大小。此时直流母线电流反馈信号和给定信号的误差信号来控制BUCK电路开关管(降压斩波开关管21)的占空比，来实现电机的转矩控制，使得电磁转矩Te在每一个传导区内为恒定值，有效的消除了传导区转矩脉动的现象。但反作用飞轮不仅存在电动运行状态还存在制动运行状态。采用这种装置，当飞轮输出正力矩处于电动运行状态时其转矩脉动可以予以解决，但当飞轮输出负力矩进行反接制动时，此时逆变电路23运行与电动状态相反的换相表，即当某相反电动势值最低时令此相开关管导通。为了防止产生相间环流，要求绕组端电压高于反接制动运行状态下各相的最高反电动势，此时降压斩波开关管21用来控制绕组端电压使其高于各相的最高反电动势，而逆变电路23各开关管既进行换相又进行调制以产生要求的控制力矩，在调制过程中由于开关管不停的处于开通与关断的切换状态，因此，绕组电流会出现上下波动，进而会产生转矩脉动。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术存在的反作用飞轮电机处于能耗制动、反接制动运行过程中，由于开关管处于调制状态导通区电磁转矩脉动严重的问题，本发明提出一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制方法，能够有效的降低反作用飞轮电机在能耗制动、反接制动过程中产生的电磁转矩脉动。

[0006] 本发明的技术解决方案：一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置，包括直流电源、降压斩波调制开关管、LC滤波电路、电机绕组、逆变电路，能耗制动电路和调制脉动抑制电路，其中直流电源连接到降压斩波调制开关管的集电极，降压斩波调制开关管的基极触发信号由数字信号处理器产生，用于控制降压斩波调制开关管的开通与关断，对直流电源的电压进行调制；LC滤波电路连接到降压斩波调制开关管的发射极用于接收经降压斩波开关管调制后的电压，滤除附着在调制后电压上的噪声及高频信号；能耗制动电路与LC滤波电路和电机绕组连接，用于调节能耗制动电流；电机绕组接收经LC滤波电路滤波后的电压并在逆变电路的作用下控制电机运行；逆变电路与电机绕组连接用于接收由数字信号处理器产生的换相信号；调制脉动抑制电路与逆变电路连接，接收由数字信号处理器产生的脉动抑制控制信号。

[0007] 能耗制动电路由能耗制动电阻、能耗制动续流回路和能耗制动开关管组成，其中能耗制动续流回路一端与能耗制动电阻相连接，另一端与能耗制动开关管相连接。调制脉动抑制电路由电动通路和反接制动通路组成，电动通路和反接制动通路同时与逆变电路的三个换相开关管的发射极相连，在电机电动运行过程中，逆变电路与电动通路组成电流导通电路；在电机反接制动过程中，逆变电路与反接制动通路组成电流导通电路。反接制动通路由反接制动续流回路与反接制动开关管组成，其中反接制动续流回路上端与逆变电路的三个换相开关管的发射极相连，下端与反接制动开关管的集电极相连接；反接制动开关管的基极与数字信号处理器相连接，接收由数字信号处理器产生的脉动抑制控制信号，反接制动开关的发射极接地。

[0008] 本发明的原理是：磁悬浮反作用飞轮根据卫星姿态控制信号的要求分别进行电动运行和制动运行控制，由于调整卫星姿态地要求，反作用飞轮不仅要输出正力矩还要输出负力矩，由电磁转矩力矩公式：其中，ωm为飞轮角速度，ea，eb，ec分别代表A，B，C三相绕组的相反电动势，ia，ib，ic分别代表A，B，C导通相绕组电流。当反作用飞轮输出正力矩时要求导通相反电动势和导通相电流的方向相同，当某相绕组的反电动势最高时令此相绕组导通，飞轮输出正力矩；飞轮输出负力矩时，当飞轮转速比较高进行能耗制动，此时将供电电源断开，利用其反电动势，令绕组电流反向流通可以输出负力矩；当飞轮转速比较低时采用反接制动，当某相绕组的反电动势最低时令此相绕组导通，此时导通相反电动势和导通相电流的方向相反，飞轮输出负力矩。

[0009] 当磁悬浮反作用飞轮电机处于电动运行状态时，数字信号处理器15根据电机转子的位置、速度产生七路控制信号，其中一路控制信号PWM1用于控制降压斩波调制开关管2的TV1，用于控制驱动电压；一路控制信号PWM2用于控制能耗制动开关管7的TV2，使其处于关断状态；三路控制信号PWM3、PWM4、PWM5分别用于控制逆变电路9的三个开关管TV3、TV4、TV5，实现电机换相，其控制频率是由当前电机转速确定；另外控制信号PWMX0用于控制调制脉动抑制电路10的开关管VTX0使其处于开通状态；控制信号PWMX1用于控制调制脉动抑制电路10的开关管VTX1使其处于关断状态。首先降压斩波开关管2接收数字信号处理器15的控制信号PWM1将直流电源1电压转换为电机输出力矩所需电压，经降压斩波开关管2调制后的电压存在较大的脉动；LC滤波电路3接收经降压斩波开关管2调制后的电压，将调制后附着在调制后电压上的高频调制脉动信号滤除，产生电机绕组端电压V1；
数字信号处理器15根据电机转子的位置产生三路控制信号PWM3、PWM4、PWM5分别用于控制逆变电路9的三个开关管TV3、TV4、TV5。在电机绕组端电压V1的作用下，电流由导通相开关管通过电机绕组8与电动通路11流回直流电源1。在电机电动过程中只有斩波调制开关管2处于调制状态，其调制脉动由LC滤波电路3滤除。

[0010] 当磁悬浮反作用飞轮电机进行制动时，电机接收姿态控制信号由高转速开始降速。此时，可以利用飞轮高速旋转产生的反电动势进行能耗制动。能耗制动时，控制降压斩波开关管2处于关断状态，在飞轮电机绕组反电动势最高相的作用下V1为正电压，其电压值为飞轮电机绕组反电动势最高相的反电动势值，在此反电动势的作用下，电流反向流通(设定电动状态下电流流向为正向)。电流通过能耗制动电阻5、能耗制动续流回路的电感L2、能耗制动开关管7、电动通路11的二极管VD7(或反接制动通路12的二极管VD8、电阻R4、二极管VD6)、逆变电路9导通相二极管组成导通回路。其电流值大小通过调节能耗制动开关管7的占空比实现。在能耗制动开关管7关断时刻通过能耗制动续流回路6的电感可以平滑能耗制动调制电流脉动。

[0011] 当磁悬浮反作用飞轮电机转速降到比较低时，由能耗制动切换到反接制动状态。为了防止产生环流要控制飞轮电机绕组端电压V1使其大于反接制动阶段的最大反电动势。此电压值可以通过控制降压斩波开关管2的调制占空比实现。飞轮电机绕组电流的大小通过逆变电路9的开关管TV3，TV4，TV5的调制占空比实现，逆变电路9的开关管TV3，TV4，TV5分别接收数字信号处理器15的控制信号PWM3，PWM4，PWM5，使其既进行换相控制又进行调制。能耗制动开关管7的TV2处于关断状态；电动通路11开关管VTX0接收数字信号处理器15的控制信号PWMX0处于关断状态；反接制动通路12开关管VTX1接收数字信号处理器15的控制信号PWMX1处于开通状态。降压斩波开关管2接收数字信号处理器15的控制信号PWM1将直流电源1电压转换为电机输出力矩所需电压；在电机绕组端电压V1的作用下，导通相电枢绕组电流通过反接制动续流回路13、反接制动开关管14流回直流电源1。在电机反接制动过程中斩波调制开关管2的TV1和逆变电路9导通相开关管处于调制状态，其调制脉动分别由LC滤波电路3和反接制动续流回路13的电感滤除。

[0012] 本发明与现有技术相比的优点在于：(1)采用由能耗制动电感L2，电阻R2，二极管VD2组成的能耗制动续流回路，可有效抑制电机能耗制动中的转矩脉动。(2)采用由反接制动续流回路与反接制动开关管组成的反接制动通路，有效抑制电机反接制动中的转矩脉动，提高了飞轮系统控制特性并降低飞轮振动，保证飞轮使用寿命和驱动系统的可靠性。

附图说明

[0013] 图1为本发明的磁悬浮反作用飞轮电机转矩脉动抑制方法实现电路图；

[0014] 图2为本发明的三相永磁无刷直流电机及控制电路主电路图；

[0015] 图3为本发明的采用BUCK变换器的电机控制电路图；

[0016] 图4为本发明控制算法流程图。

具体实施方式

[0017] 磁悬浮反作用飞轮根据卫星姿态控制信号的要求分别进行电动运行和制动运行控制。磁悬浮反作用飞轮控制系统结构如图2所示，主要由数字信号处理器15、隔离驱动功率放大电路18、转矩脉动抑制装置19和电机本体20组成。其中转矩脉动抑制电路19各部分的连接关系如图1所示。

[0018] 直流电源1连接到降压斩波调制开关管2的集电极，降压斩波调制开关管2的基极触发信号由数字信号处理器15产生，用于控制降压斩波调制开关管2的开通与关断，对直流电源1的电压进行调制；LC滤波电路3连接到降压斩波调制开关管2的发射极用于接收经降压斩波开关管2调制后的电压，滤除附着在调制后电压上的噪声及高频信号；能耗制动电路4与LC滤波电路3和电机绕组8连接，用于调节能耗制动电流；电机绕组8接收经LC滤波电路3滤波后的电压并在逆变电路9的作用下控制电机运行；逆变电路9与电机绕组8连接用于接收由数字信号处理器15产生的换相信号；调制脉动抑制电路10与逆变电路9连接，接收由数字信号处理器15产生的脉动抑制控制信号。

[0019] 能耗制动电路4由能耗制动电阻5、能耗制动续流回路6和能耗制动开关管7组成，其中能耗制动续流回路6一端与能耗制动电阻5相连接，另一端与能耗制动开关管7相连接。

[0020] 调制脉动抑制电路10由电动通路11和反接制动通路12组成，电动通路11和反接制动通路12同时与逆变电路9的三个换相开关管的发射极相连，在电机电动运行过程中，逆变电路9与电动通路11组成电流导通电路；在电机反接制动过程中，逆变电路9与反接制动通路12组成电流导通电路。

[0021] 反接制动通路12由反接制动续流回路13与反接制动开关管14组成，其中反接制动续流回路13上端与逆变电路9的三个换相开关管的发射极相连，下端与反接制动开关管14的集电极相连接；反接制动开关管14的基极与数字信号处理器15相连接，接收由数字信号处理器15产生的脉动抑制控制信号，反接制动开关管14的发射极接地。

[0022] 当磁悬浮反作用飞轮电机处于电动运行状态时，数字信号处理器15根据电机转子的位置、速度产生七路控制信号，其中三路控制信号PWM3、PWM4、PWM5分别用于控制逆变电路9的三个开关管TV3、TV4、TV5，实现电机换相，其控制频率是由当前电机转速确定；一路控制信号PWM1用于控制降压斩波调制开关管2的TV1，用于控制驱动电压，其控制频率为1KHz～100KHz；一路控制信号PWM2用于控制能耗制动开关管7的TV2，使其处于关断状态；电动通路11开关管VTX0接收数字信号处理器15的控制信号PWMX0处于开通状态；反接制动通路12开关管VTX1接收数字信号处理器15的控制信号PWMX1处于关断状态。首先降压斩波开关管2接收数字信号处理器15的控制信号PWM1将直流电源1电压转换为电机输出力矩所需电压，经降压斩波开关管调制后的电压存在较大的脉动；LC滤波电路3接收经降压斩波开关管2调制后的电压，将调制后附着在调制后电压上高频调制脉动信号滤除，产生电机绕组端电压V1；数字信号处理器15根据电机转子的位置产生三路控制信号PWM3、PWM4、PWM5分别用于控制逆变电路9的三个开关管TV3、TV4、TV5。在电机绕组端电压V1的作用下，导通相开关管通过电机绕组8和电动通路11流回直流电源1。在电机电动过程中只有斩波调制开关管2处于调制状态，其调制脉动由LC滤波电路3滤除。

[0023] 当磁悬浮反作用飞轮电机进行制动时，电机接收姿态控制信号由高转速开始降速，首先进行能耗制动。此时，降压斩波开关管2处于关断状态，逆变电路9各开关管只进行换相控制不进行调制，能耗制动开关管7接收数字信号处理器15的控制信号PWM2，控制绕组中的电流从而控制飞轮输出力矩，数字信号处理器15的控制信号PWM2的控制频率与PWM1相同。

[0024] 电动通路11开关管VTX0接收数字信号处理器15的控制信号PWMX0处于关断状态；反接制动通路12开关管VTX1接收数字信号处理器15的控制信号PWMX1也处于关断状态。由于此时电机的转速非常高，其反电动势值也非常高，电枢绕组中的电流反向流通，由逆变电路9、能耗制动电路4、调制脉动抑制电路10的二极管VD7、VD8与其串联电路组成回路。在这一回路中只有能耗制动开关管7的TV2处于调制状态，与其相串联的能耗制动续流回路6的电感可以平滑能耗制动调制电流脉动。

[0025] 当磁悬浮反作用飞轮电机转速降到比较低时，由能耗制动切换到反接制动。其切换转速由反电动势系数、控制的最大电流、回路电阻确定：切换转速＝(控制的最大电流*回路电阻)/反电动势系数。为了防止产生环流要控制飞轮电机绕组端电压V1使其大于反接制动阶段的最大反电动势。此电压值可以通过控制降压斩波开关管2的调制占空比实现。逆变电路9的开关管TV3，TV4，TV5分别接收数字信号处理器15的控制信号PWM3，PWM4，PWM5，使其既进行换相控制又进行调制，以调节电机绕组中的电流从而控制磁悬浮反作用飞轮电机输出控制力矩，其调制的频率与PWM1、PWM2相同，换相的频率由当前磁悬浮反作用飞轮电机转速确定。能耗制动开关管7的TV2处于关断状态；电动通路11开关管VTX0接收数字信号处理器15的控制信号PWMX0处于关断状态；反接制动通路12开关管VTX1接收数字信号处理器15的控制信号PWMX1处于开通状态。降压斩波开关管2接收数字信号处理器15的控制信号PWM1将直流电源1电压转换为电机输出力矩所需电压；在电机绕组端电压V1的作用下，导通相电枢绕组电流通过调制脉动抑制电路10的反接制动续流回路13、反接制动开关管14流回直流电源1。在电机反接制动过程中斩波调制开关管2的TV1和逆变电路9导通相开关管处于调制状态，其调制脉动分别由LC滤波电路3和反接制动续流回路13的电感滤除。

[0026] 磁悬浮飞轮可进行正反向运行。两种运行方向下只是控制飞轮的换相表不同而对于抑制转矩脉动方面几乎没有差别，下面以磁悬浮飞轮正向运行为例介绍转矩脉动抑制的算法流程图。如图4所示，控制系统的数字信号处理器15输出的7路PWM控制信号：PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWMX0、PWMX1(高有效)，分别用于控制开关管TV1、TV2、TV3、TV4、TV5、VTX0、VTX1的通断。当飞轮收到力矩指令后不断判断力矩大小与方向，并将力矩指令转换为绕组电流指令。当力矩指令为正力矩时，数字信号处理器15检测绕组电流反馈值并将绕组电流指令值与反馈值比较，经电流环PID运算得到电流环控制量，电流环控量调制后生成PWM1信号，用于控制开关管TV1的通断以控制飞轮输出力矩；数字信号处理器15根据转子位置信号通过查询换相表得到换相控制信号PWM3、PWM4、PWM5用于控制逆变器开关管TV3、TV4、TV5的通断以驱动飞轮旋转。在此过程中开关管TV2、VTX1处于关断状态，VTX0处于开通状态。此时，直流电源1、降压斩波调制开关管2、LC滤波电路3、电机绕组8、逆变电路9和电动通路11组成通路，PWM1调制产生的电流脉动由LC滤波电路3抑制。

[0027] 当控制指令为负力矩指令时，数字信号处理器15根据飞轮转速反馈值确定飞轮运行状态，若飞轮转速小于2000转，控制系统进行反接制动。数字信号处理器15检测绕组电流反馈值与转子位置信号，并将绕组电流指令值与反馈值比较，经电流环PID运算得到电流环控制量，电流环控量调制后生成PWM3、PWM4、PWM5信号用于控制逆变器开关管TV3、TV4、TV5的通断以驱动飞轮旋转和输出控制力矩；数字信号处理器15将绕组端电压给定值与反馈值比较，经电压环PID运算得到电压环控制量，电压环控制量调制后生成PWM1信号，用于控制开关管TV1的通断以输出恒定绕组端电压进而防止产生环流；在此过程中，开关管TV2、VTX0处于关断状态，VTX1处于开通状态。此时，直流电源1、降压斩波调制开关管2、LC滤波电路3、电机绕组8、逆变电路9和反接制动通路12组成通路。由PWM1，PWM3、PWM4、PWM5调制产生的电流脉动由调制脉动分别由LC滤波电路3和反接制动续流回路13的电感滤除。

[0028] 如果此时飞轮转速大于2000控制系统进行能耗制动，数字信号处理器15检测绕组电流反馈值，并将绕组电流指令值与反馈值比较，经电流环PID运算得到电流环控制量，电流环控量调制后生成PWM2信号，用于控制开关管TV2的通断以控制飞轮输出力矩；数字信号处理器15根据转子位置信号通过查询换相表得到换相控制信号PWM3、PWM4、PWM5用于控制逆变器开关管TV3、TV4、TV5的通断以驱动飞轮旋转。在此过程中，开关管TV1、VTX0、VTX1处于关断状态。此时，由电机绕组8、能耗制动电路4、电动通路11(或反接制动通路12)的反向二极管、逆变电路9的反向二极管组成通路。由PWM2调制产生的电流脉动由能耗制动续流回路6的电感可以平滑。

[0029] 其中能耗制动电阻5大小的选取是根据磁悬浮反作用飞轮的反电动势与控制电流的大小确定。能耗制动电阻值为反电动势值/控制的电流值。能耗制动续流回路6中的能耗制动续流电感L2选取的范围为1uH～100uH，电阻R2的范围为0.1Ω～1Ω，二极管VD2可选为IN4148或IN5819，可以满足要求。

[0030] 其中电动通路11的电阻R3的选取原则与R2相同，反接制动通路12的电感L3，电阻R4，二极管VD6的选取原则与能耗制动续流回路6的电感L2，电阻R2与二极管VD2相同。

[0031] 由于本磁悬浮反作用飞轮电机控制系统为一般电机控制系统结构，其它未经说明的部分为一般工程常识。

标题	发布/更新时间	阅读量
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变频器能耗制动控制电路、变频器及其能耗制动控制方法-专利编号CN108011562A	2020-05-15	528
直流能耗制动控制装置-专利编号CN106230324A	2020-05-13	439
整流能耗制动控制电路-专利编号CN104378023A	2020-05-13	358
直流能耗制动控制线路-专利编号CN106160585A	2020-05-11	1087
一种低能耗制动开关-专利编号CN107060943A	2020-05-12	595
直流能耗制动控制方法-专利编号CN106230323A	2020-05-11	226
一种低能耗制动开关-专利编号CN107060943B	2020-05-12	768
一种直流电机能耗制动控制系统-专利编号CN104485854B	2020-05-15	762
能耗制动器-专利编号CN201222712Y	2020-05-14	457

一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置

一种磁悬浮反作用飞轮电机电磁转矩脉动抑制装置

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