飞轮电机的旋转状态检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种飞轮电机的旋转状态检测系统及方法，该系统包括：控制器、飞轮电机、旋转变压器、电流传感器以及电压传感器；该控制器、该飞轮电机、该旋转变压器、该电流传感器以及该电压传感器依次相连；该旋转变压器用于获取该飞轮电机的第一旋转状态；该电流传感器用于获取该飞轮电机的第二旋转状态；该电压传感器用于获取该飞轮电机的第三旋转状态；该控制器用于，根据该第一旋转状态、该第二旋转状态以及该第三旋转状态，确定该飞轮电机的旋转状态。该系统通过多传感器集成的方式，提升飞轮电机实时角度和转速信息的检测精度，并缓解使用条件的局限问题。使用条件的局限问题。使用条件的局限问题。

Rotating state detection system and method of flywheel motor

【技术实现步骤摘要】
飞轮电机的旋转状态检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及飞轮储能
，尤其是涉及一种飞轮电机的旋转状态检测系统及方法。

技术介绍

[0002]飞轮电机是飞轮储能系统非常关键的部件，起着电能和动能之间相互转化的作用。通常，飞轮储能系统所采用的电机多为交流电机，包括异步感应电机、永磁同步电机、感应子电机、同步磁阻电机等，这些电机在飞轮储能装置的变流器作用下，通常采用矢量控制、直接转矩控制等控制方法。在上述控制方法中，获取飞轮电机的旋转状态是其中的必要过程，其中，该旋转状态包括：飞轮电机的实时角度和转速。
[0003]现有的飞轮电机的旋转状态检测方法有传感器测量方法、无传感器估计方法、反电势测量方法等，上述方法单独使用均要求具有一定的应用条件，存在局限性。其中，该传感器测量方法相对可靠，但容易受系统噪声影响而降低测量精度；无传感器估计方法不依赖于外加传感器，独立性强，但是角度估计性能受到模型变化、强电流干扰等影响很大，无法普遍应用。反电势测量方法仅仅适合于电机不加电流的状态，电机一旦正常工作后，则反电势测量不准确。
[0004]整体而言，现有的飞轮电机的旋转状态检测方法存在精度低，使用条件局限性大的弊端。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种飞轮电机的旋转状态检测系统及方法，以提升飞轮电机实时角度和转速信息的检测精度，并缓解使用条件的局限问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种飞轮电机的旋转状态检测系统，其中，系统包括：控制器、飞轮电机、旋转变压器、电流传感器以及电压传感器；该控制器、该飞轮电机、该旋转变压器、该电流传感器以及该电压传感器依次相连；该旋转变压器用于获取该飞轮电机的第一旋转状态；该第一旋转状态包括：该飞轮电机的第一转速和第一实时角度；该电流传感器用于获取该飞轮电机的第二旋转状态；该第二旋转状态包括：该飞轮电机的第二转速和第二实时角度；该电压传感器用于获取该飞轮电机的第三旋转状态；该第三旋转状态包括：该飞轮电机的第三转速和第三实时角度；该控制器用于，根据该第一转速、该第一实时角度、该第二转速、该第二实时角度、该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态；该旋转状态包括：该飞轮电机的实时角度以及转速。
[0007]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该第一转速包括：第一预设时刻转速、第二预设时刻转速；该第一实时角度包括：第一预设时刻角度、第二预设时刻角度；根据该第一转速、该第一实时角度、该第二转速、该第二实时角度、该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态的步骤包括：根据该第一预设时刻转速、该第二预设时刻角度，确定该旋转变压器的角度误差和转速误差；根据该角
度误差、该转速误差、该第二转速、该第二实时角度、该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态。
[0008]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据该角度误差、该转速误差、该第二转速、该第二实时角度、该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态的步骤包括：如果该角度误差小于预设角度误差、该转速误差小于预设转速误差，根据该第一预设时刻角度、该第二预设时刻角度、该第一预设时刻转速以及该第二预设时刻转速，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差小于预设角度误差、该转速误差大于预设转速误差、该飞轮电机的电流小于预设电流，根据第一预设时刻角度、第二预设时刻角度以及该第三转速，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差小于预设角度误差、该转速误差大于预设转速误差、该飞轮电机的电流大于预设电流，根据第一预设时刻角度、第二预设时刻角度以及该第二转速，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差大于预设角度误差、该转速误差小于预设转速误差、该飞轮电机的电流小于预设电流，根据该第一预设时刻转速、该第二预设时刻转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差大于预设角度误差、该转速误差小于预设转速误差、该飞轮电机的电流大于预设电流，根据该第一预设时刻转速、该第二预设时刻转速以及该第二实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差大于预设角度误差、该转速误差大于预设转速误差、该飞轮电机的电流大于预设电流，根据该第二转速以及该第二实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态；如果该角度误差大于预设角度误差、该转速误差大于预设转速误差、该飞轮电机的电流小于预设电流，根据该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态。
[0009]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据该第一预设时刻角度、该第二预设时刻角度、该第一预设时刻转速以及该第二预设时刻转速，确定该飞轮电机的旋转状态的步骤包括：根据该第一预设时刻角度、该第二预设时刻角度，计算该飞轮电机实时角度的加权平均值；根据该第一预设时刻转速、该第二预设时刻转速，计算该飞轮电机旋转转速的加权平均值；根据该实时角度的加权平均值以及该旋转转速的加权平均值，确定该飞轮电机的旋转状态。
[0010]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据下述公式计算该飞轮电机实时角度的加权平均值：θ
r
＝0.5*θ1(k)+0.5*θ1(k
‑
1)；其中，θ1(k
‑
1)表示该第一预设时刻角度，θ1(k)表示该第二预设时刻角度，θ
r
表示该实时角度的加权平均值。
[0011]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据下述公式计算该飞轮电机旋转速度的加权平均值：ω
r
＝0.5*ω1(k)+0.5*ω1(k
‑
1)；其中，ω1(k
‑
1)表示该第一预设时刻角度，ω1(k)表示该第二预设时刻角度，ω
r
表示该旋转速度的加权平均值。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种飞轮电机的旋转状态检测方法，其中，该方法应用于第一方面至第一方面的第五种可能的实施方式中任一项的飞轮电机的旋转状态检测系统，该方法包括：获取第一转速、第一实时角度、第二转速、第二实时角度、第三转速以及第三实时角度；其中，该第一转速、该第一实时角度由该旋转变压器获取；该第二转速、该第二实时角度由该电流传感器获取；该第三转速、第三实时角度由该电压传感器获取；根据
该第一转速、该第一实时角度、该第二转速、该第二实时角度、该第三转速以及该第三实时角度，确定该飞轮电机的旋转状态。
[0013]结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，获取第三转速以及第三实时角度的步骤，包括：获取该飞轮电机的电压数据；根据该电压数据的有效值，计算该第三转速；根据该第三转速，计算该第三实时角度。
[0014]结合第二方面的第一种可能的实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮电机的旋转状态检测系统，其特征在于，系统包括：控制器、飞轮电机、旋转变压器、电流传感器以及电压传感器；所述控制器、所述飞轮电机、所述旋转变压器、所述电流传感器以及所述电压传感器依次相连；所述旋转变压器用于获取所述飞轮电机的第一旋转状态；所述第一旋转状态包括：所述飞轮电机的第一转速和第一实时角度；所述电流传感器用于获取所述飞轮电机的第二旋转状态；所述第二旋转状态包括：所述飞轮电机的第二转速和第二实时角度；所述电压传感器用于获取所述飞轮电机的第三旋转状态；所述第三旋转状态包括：所述飞轮电机的第三转速和第三实时角度；所述控制器用于，根据所述第一转速、所述第一实时角度、所述第二转速、所述第二实时角度、所述第三转速以及所述第三实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态；所述旋转状态包括：所述飞轮电机的实时角度以及转速。2.根据权利要求1所述的飞轮电机的旋转状态检测系统，其特征在于，所述第一转速包括：第一预设时刻转速、第二预设时刻转速；所述第一实时角度包括：第一预设时刻角度、第二预设时刻角度；所述根据所述第一转速、所述第一实时角度、所述第二转速、所述第二实时角度、所述第三转速以及所述第三实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态的步骤包括：根据所述第一预设时刻转速、所述第二预设时刻角度，确定所述旋转变压器的角度误差和转速误差；根据所述角度误差、所述转速误差、所述第二转速、所述第二实时角度、所述第三转速以及所述第三实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态。3.根据权利要求2所述的飞轮电机的旋转状态检测系统，其特征在于，据所述角度误差、所述转速误差、所述第二转速、所述第二实时角度、所述第三转速以及所述第三实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态的步骤包括：如果所述角度误差小于预设角度误差、所述转速误差小于预设转速误差，根据所述第一预设时刻角度、所述第二预设时刻角度、所述第一预设时刻转速以及所述第二预设时刻转速，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差小于预设角度误差、所述转速误差大于预设转速误差、所述飞轮电机的电流小于预设电流，根据第一预设时刻角度、第二预设时刻角度以及所述第三转速，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差小于预设角度误差、所述转速误差大于预设转速误差、所述飞轮电机的电流大于预设电流，根据第一预设时刻角度、第二预设时刻角度以及所述第二转速，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差大于预设角度误差、所述转速误差小于预设转速误差、所述飞轮电机的电流小于预设电流，根据所述第一预设时刻转速、所述第二预设时刻转速以及所述第三实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差大于预设角度误差、所述转速误差小于预设转速误差、所述飞轮电机的电流大于预设电流，根据所述第一预设时刻转速、所述第二预设时刻转速以及所述第
二实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差大于预设角度误差、所述转速误差大于预设转速误差、所述飞轮电机的电流大于预设电流，根据所述第二转速以及所述第二实时角度，确定所述飞轮电机的旋转状态；如果所述角度误差大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树胜，王佳良，李光军，汪大春，
申请(专利权)人：北京泓慧国际能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：