飛輪儲(chǔ)能電源系統(tǒng)非常適合應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車中。車輛在正常行使或剎車制動(dòng)時(shí),給飛輪儲(chǔ)能電源系統(tǒng)充電;在車輛加速或爬坡時(shí),飛輪儲(chǔ)能電源系統(tǒng)放電,給車輛提供動(dòng)力,保證車輛運(yùn)行在一種平穩(wěn)、最優(yōu)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速,可減少燃料消耗,并可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù),延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。眾所周知,在城區(qū)運(yùn)行的各種車輛需要頻繁的剎車制動(dòng)、再啟動(dòng)。而剎車制動(dòng)的能量,卻以機(jī)械磨擦的形式轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。研究證明,此能量約占車輛使用能量的30%。如果能再利用這部分能量,則會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
飛輪儲(chǔ)能電源系統(tǒng)除了在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用以外,還可以用于電車、載重汽車、城鐵、鐵路交通等許多領(lǐng)域。圖2是基于三菱PLC控制的飛輪儲(chǔ)能在電車中應(yīng)用的原理示意圖。通過三菱O系列PLC、CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線和F700變頻器的控制系統(tǒng),依據(jù)一定的控制算法,把電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能儲(chǔ)存在飛輪的機(jī)械系統(tǒng)中,電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)時(shí),再釋放這部分能量。
飛輪儲(chǔ)能電源系統(tǒng)在電車中應(yīng)用的工作原理可以分為三個(gè)部分來說明:
(1)飛輪儲(chǔ)能:此例中,電車是由三相交流電供電。交流輸入在變頻器B中經(jīng)整流和逆變后,驅(qū)動(dòng)電機(jī)B處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài),帶動(dòng)飛輪高速運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能儲(chǔ)存起來;
(2)電車啟動(dòng):與飛輪儲(chǔ)能的同時(shí),交流輸入在變頻器A中經(jīng)整流和逆變后,驅(qū)動(dòng)電機(jī)A通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)電車運(yùn)行時(shí),控制變頻器B的輸出頻率使電機(jī)B處于再生發(fā)電狀態(tài),此時(shí)飛輪儲(chǔ)存的能量回饋到變頻器的直流母線側(cè),再經(jīng)過變頻器A的逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,為電車的運(yùn)行提供能量,在這個(gè)過程中,需要對(duì)變頻器B的輸出頻率進(jìn)行相應(yīng)的控制,使變頻器的直流母線電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi);
(3)電車制動(dòng):在電車制動(dòng)時(shí),同樣控制變頻器A的輸出頻率,將電動(dòng)汽車的能量回饋到變頻器直流母線側(cè),此時(shí)提高變頻器B的輸出頻率,飛輪加速,將電車回饋的能量重新儲(chǔ)存到飛輪中,從而達(dá)到節(jié)能的效果。
