基于28069MCU永磁同步电机控制系统的设计与实现

摘要

飞轮储能系统利用飞轮加减速来实现电能与机械能的相互转换,是一种新兴的电能存储技术,目前在风力发电、不间断电源、航天技术等领域得到了广泛应用.本文设计的飞轮储能系统选取永磁同步电机作为飞轮的驱动电机,因此控制系统的核心是对永磁同步电机进行精确控制.本文介绍了飞轮储能系统主回路的结构以及永磁同步电机的矢量控制原理,设计的控制系统根据永磁同步电机的控制原理,通过矢量控制方式对永磁同步电机的充电和放电进行控制.在飞轮储能时,电机作为电动机运行,实现电能向动能的转换,使用速度外环,电流内环的双闭环控制,由工频电网提供的电能经功率器件驱动电机加速,电机拖动飞轮加速储能,能量以动能形式存储在高速旋转的飞轮中.飞轮达到设定的最大转速后,系统处于能量保持状态,当接收到释放能量的控制信号时,电机作为发电机运行,实现动能向电能的转换,使用直流电压外环,电流内环的双闭环控制,高速旋转的飞轮利用其惯性作用拖动电机减速发电,经功率器件输出适用于负载要求的电能并保持直流电压稳定.为检验飞轮储能控制系统的可行性和有效性,本文完成了以28069MCU为核心的硬件电路设计和软件设计,同时搭建了飞轮储能控制系统的试验平台,使用400W永磁同步电机外加自行设计的模拟飞轮做充电和放电试验,试验结果表明,飞轮储能控制系统在实际应用中具有很好的控制效果.