專利名稱：升降機(jī)再生電能回饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及塔機(jī)、電梯領(lǐng)域，尤其涉及一種既有利于塔機(jī)、電梯設(shè)備安全運(yùn)行 又能達(dá)到節(jié)能減排目的的升降機(jī)再生電能回饋裝置。
背景技術(shù)：
塔機(jī)、電梯上的電動機(jī)在制動過程中會工作于發(fā)電狀態(tài)，所產(chǎn)生的電能量經(jīng)變頻 器制動工作狀態(tài)產(chǎn)生泵升直流電壓，該電壓會破壞變頻器的工作狀態(tài)，對設(shè)備元件造成危害。將電機(jī)制動時所產(chǎn)生的電能經(jīng)整流后變成直流儲存在大電容中，但過多的電荷積 累會造成電壓升高，從而影響變頻器的正常工作。為此，傳統(tǒng)方法是用電阻對多余電荷進(jìn)行 泄放。據(jù)資料介紹，我國現(xiàn)有91萬臺電梯，大部分為老舊工作方式，當(dāng)其工作于發(fā)電狀態(tài) 時，采用的是利用電阻進(jìn)行制動，即將所發(fā)出的電能讓其在大功率電阻上消耗掉，同時產(chǎn)生 很大的熱量，對電機(jī)的運(yùn)行十分不利。為了使電阻散熱，還得有相應(yīng)的降溫設(shè)備，既增加了 設(shè)備投資，還額外產(chǎn)生了更多的能耗，每年白白浪費(fèi)掉大量電能。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決原有塔機(jī)、電梯上的電動機(jī)在制動過程中產(chǎn)生的電能通過大 功率電阻消耗掉，既不利于電動機(jī)的運(yùn)行，會對設(shè)備元件造成危害，又浪費(fèi)掉大量電能的技 術(shù)問題；提供一種升降機(jī)再生電能回饋裝置，能將塔機(jī)、電梯上的電動機(jī)在制動過程中產(chǎn)生 的電能進(jìn)行處理再回饋給電網(wǎng)，有效利用這部份電能，達(dá)到節(jié)約能源的目的，而且對設(shè)備元 件也起到很好的保護(hù)作用，有利于電動機(jī)的運(yùn)行，降低維修、維護(hù)次數(shù)。本實(shí)用新型的升降機(jī)再生電能回饋裝置，包括由IGBT可控橋式電路和電抗器相 連構(gòu)成的逆變器以及電網(wǎng)電壓檢測單元、電網(wǎng)電流檢測單元、DSP控制單元、直流電壓測量 單元，升降機(jī)變頻調(diào)速器的直流輸出端接所述的IGBT可控橋式電路的直流端，逆變器的輸 出電壓經(jīng)電抗器并入供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)，所述的電網(wǎng)電壓檢測單元的輸入 端、電網(wǎng)電流檢測單元的輸入端分別連接到供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓檢 測單元的輸出端、電網(wǎng)電流檢測單元的輸出端分別與所述的DSP控制單元相連，所述的DSP 控制單元經(jīng)IGBT驅(qū)動器與所述的IGBT可控橋式電路的控制端相連，升降機(jī)變頻調(diào)速器的 直流輸出經(jīng)直流電壓測量單元和DSP控制單元相連。通過直流電壓測量單元對升降機(jī)變頻 調(diào)速器的直流輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測，通過電網(wǎng)電壓檢測單元、電網(wǎng)電流檢測單元分別檢測給 升降機(jī)變頻調(diào)速器供電的電網(wǎng)的電壓和電流，上述測得值均輸送給DSP控制單元。當(dāng)升降 機(jī)變頻調(diào)速器的直流輸出電壓達(dá)到所設(shè)定值時，DSP控制單元結(jié)合該電網(wǎng)電壓的相位和頻 率進(jìn)行綜合分析和運(yùn)算后輸出信號控制IGBT驅(qū)動器，進(jìn)而對逆變器的IGBT可控橋式電路 的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，使逆變器產(chǎn)生與該電網(wǎng)性質(zhì)相匹配的電壓，回饋給供升降機(jī)變頻調(diào) 速器工作的電網(wǎng)，達(dá)到有效利用電動機(jī)在制動過程中產(chǎn)生的多余電能的目的，既節(jié)約能源， 又對電動機(jī)、變頻器中的設(shè)備元件起到很好的保護(hù)作用，有利于電動機(jī)的運(yùn)行，降低維修、維護(hù)次數(shù)。本實(shí)用新型利用DSP控制單元進(jìn)行數(shù)字處理，實(shí)現(xiàn)軟件鎖相環(huán)，從而可以很容易 地進(jìn)行靈活的軟件分析和控制。因為用硬件實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)的電路會變得較為復(fù)雜，因此我們 利用快速DSP處理器對電網(wǎng)和逆變器輸出進(jìn)行控制檢測分析，并可采用自適應(yīng)最優(yōu)控制方 案，以使回饋電網(wǎng)的電能達(dá)到最優(yōu)條件。作為優(yōu)選，所述的升降機(jī)再生電能回饋裝置還包括逆變輸出電壓檢測單元，所述 的逆變輸出電壓檢測單元的輸入端連接到IGBT可控橋式電路的輸出端，逆變輸出電壓檢 測單元的輸出端與所述的DSP控制單元相連。實(shí)現(xiàn)對逆變器輸出的直流分量等進(jìn)行分析， 以防逆變器弓I入的直流分量注入電網(wǎng)。作為優(yōu)選，所述的電網(wǎng)電壓檢測單元包括變壓器Tl、運(yùn)放器U5A及A/D變換器，變 壓器Tl的輸入側(cè)與電容C9并聯(lián)后再與電阻R41、供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)構(gòu)成串聯(lián) 回路，變壓器Tl的輸出側(cè)與電阻R43并聯(lián)后接運(yùn)放器TOA的同相輸入端，運(yùn)放器TOA的反 相輸入端和運(yùn)放器U5A的輸出端并接，運(yùn)放器U5A的輸出端接電阻R42和電阻R45的串聯(lián) 電路后接地，電阻R42和電阻R45的并接端經(jīng)電阻R44、電容C12接地，電阻R44和電容C12 的并接端和A/D變換器的輸入端相連，A/D變換器的輸出端與所述的DSP控制單元相連，電 阻R44和電容C12的并接端與二極管Dl的負(fù)極相連、又與二極管D2的正極相連，二極管Dl 的正極接地，二極管D2的負(fù)極接電壓3. 3V。供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)的三相上均連 有電網(wǎng)電壓檢測單元。這里介紹的是連在單相上的電網(wǎng)電壓檢測單元的結(jié)構(gòu)。電網(wǎng)單相上 的電壓信號經(jīng)變壓器T1后，直流分量波將被濾除，經(jīng)運(yùn)放器U5A放大濾波后，送入A/D變換 器轉(zhuǎn)變?yōu)镈SP控制單元可處理的數(shù)字信號。作為優(yōu)選，所述的逆變輸出電壓檢測單元包括RC濾波單元及電阻Rl、R2、R3、R4、 R5、R6，所述的IGBT可控橋式電路的三相輸出中，A相和零線之間串聯(lián)有電阻Rl和R4，B相 和零線之間串聯(lián)有電阻R2和R5，C相和零線之間串聯(lián)有電阻R3和R6，電阻Rl和R4的并 接點(diǎn)、電阻R2和R5的并接點(diǎn)及電阻R3和R6的并接點(diǎn)分別經(jīng)所述的RC濾波單元連到所述 的DSP控制單元。IGBT可控橋式電路的輸出電壓信號通過電阻分壓直接獲得，經(jīng)RC濾波后 送入DSP控制單元可對逆變器輸出的直流分量等進(jìn)行分析，以防逆變器引入的直流分量注 入電網(wǎng)。結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方便，性能穩(wěn)定。本實(shí)用新型的有益效果是通過逆變器及對逆變器的智能控制，能將塔機(jī)、電梯上 的電動機(jī)在制動過程中產(chǎn)生的電能進(jìn)行處理再回饋給供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)，有 效利用這部份多余電能，大大節(jié)約了能源，而且塔機(jī)、電梯系統(tǒng)的發(fā)熱量降低，機(jī)房不再需 要使用空調(diào)，對設(shè)備元件也起到很好的保護(hù)作用，有利于電動機(jī)的運(yùn)行，完善制動效果，減 少日常維修工作，提高整個升降機(jī)的使用壽命，適應(yīng)快速制動和頻繁制動的工程需求。
圖1是本實(shí)用新型的一種主電路原理框圖。圖2是本實(shí)用新型中電網(wǎng)電壓檢測單元的一種電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型中逆變輸出電壓檢測單元的一種電路原理圖。圖中1.電抗器，2.電網(wǎng)電壓檢測單元，3.電網(wǎng)電流檢測單元，4. DSP控制單元， 5.逆變輸出電壓檢測單元，6.直流電壓測量單元，7. IGBT可控橋式電路，8. IGBT驅(qū)動器， 9. RC濾波單元，10.升降機(jī)變頻調(diào)速器。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1 本實(shí)施例的升降機(jī)再生電能回饋裝置，如圖1所示，包括由IGBT可控橋 式電路7和電抗器1相連構(gòu)成的逆變器以及電網(wǎng)電壓檢測單元2、電網(wǎng)電流檢測單元3、DSP 控制單元4、直流電壓測量單元6、逆變輸出電壓檢測單元5。升降機(jī)變頻調(diào)速器10的直流 輸出端接IGBT可控橋式電路7的直流端，逆變器的輸出電壓經(jīng)電抗器1并入供升降機(jī)變頻 調(diào)速器10工作的電網(wǎng)。電網(wǎng)電壓檢測單元2的輸入端、電網(wǎng)電流檢測單元3的輸入端分別 連接到供升降機(jī)變頻調(diào)速器10工作的電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓檢測單元2的輸出端、電網(wǎng)電流檢測 單元3的輸出端分別與DSP控制單元4相連。逆變輸出電壓檢測單元5的輸入端連接到 IGBT可控橋式電路7的輸出端，逆變輸出電壓檢測單元5的輸出端與DSP控制單元4相連。 DSP控制單元4經(jīng)IGBT驅(qū)動器8與IGBT可控橋式電路7的控制端相連，升降機(jī)變頻調(diào)速器 10的直流輸出經(jīng)直流電壓測量單元6和DSP控制單元4相連。如圖2所示為連在電網(wǎng)的A相上的電網(wǎng)電壓檢測單元2的電路原理圖，連在B、C 相上的電網(wǎng)電壓檢測單元與此類同。A相上的電網(wǎng)電壓檢測單元2包括變壓器Tl、運(yùn)放器 U5A及A/D變換器，變壓器Tl的輸入側(cè)與電容C9并聯(lián)后再與電阻R41、供升降機(jī)變頻調(diào)速 器10工作的電網(wǎng)中的A相線路構(gòu)成串聯(lián)回路，變壓器Tl的輸出側(cè)與電阻R43并聯(lián)后接運(yùn) 放器U5A的同相輸入端，運(yùn)放器U5A的反相輸入端和運(yùn)放器U5A的輸出端并接，運(yùn)放器U5A 的輸出端接電阻R42和電阻R45的串聯(lián)電路后接地，電阻R42和電阻R45的并接端經(jīng)電阻 R44、電容Q2接地，電阻R44和電容C12的并接端和A/D變換器的輸入端相連，A/D變換器 的輸出端與DSP控制單元4相連，電阻R44和電容C12的并接端既與二極管Dl的負(fù)極相連、 又與二極管D2的正極相連，二極管Dl的正極接地，二極管D2的負(fù)極接電壓3. 3V。如圖3所示，逆變輸出電壓檢測單元5包括RC濾波單元9及電阻Rl、R2、R3、R4、 R5、R6。IGBT可控橋式電路7的三相輸出中，A相和零線之間串聯(lián)有電阻Rl和R4，B相和 零線之間串聯(lián)有電阻R2和R5，C相和零線之間串聯(lián)有電阻R3和R6，電阻Rl和R4的并接 點(diǎn)、電阻R2和R5的并接點(diǎn)及電阻R3和R6的并接點(diǎn)分別經(jīng)RC濾波單元9連到DSP控制單 元4。本實(shí)施例的IGBT驅(qū)動器采用帶有軟關(guān)斷功能的驅(qū)動電路，將使輸出電壓從15V降 低到9V，以限制IGBT可控橋式電路的電流，從而徹底關(guān)斷前的預(yù)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷的 目的。使用上述升降機(jī)再生電能回饋裝置的升降機(jī)再生電能回饋方法為通過直流電壓 測量單元6對升降機(jī)變頻調(diào)速器10的直流輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測，通過電網(wǎng)電壓檢測單元2、電 網(wǎng)電流檢測單元3分別檢測給升降機(jī)變頻調(diào)速器10供電的電網(wǎng)的電壓和電流，通過逆變輸 出電壓檢測單元5對逆變器中的IGBT可控橋式電路7的輸出電壓進(jìn)行檢測，上述測得值均 輸送給DSP控制單元4。當(dāng)升降機(jī)變頻調(diào)速器10的直流輸出電壓達(dá)到所設(shè)定值時，DSP控 制單元結(jié)合該電網(wǎng)電壓的相位和頻率以及逆變器的輸出電壓進(jìn)行綜合分析和運(yùn)算后輸出 信號控制IGBT驅(qū)動器8，進(jìn)而對逆變器的IGBT可控橋式電路7的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，使逆 變器產(chǎn)生與該電網(wǎng)性質(zhì)相匹配的電壓，回饋給供升降機(jī)變頻調(diào)速器10工作的電網(wǎng)。本實(shí)用新型將塔機(jī)、電梯上的電動機(jī)在制動過程中產(chǎn)生的電能起到很好的回收利用作用，達(dá)到節(jié)約能源的目的，而且對塔機(jī)、電梯上的設(shè)備元件也起到很好的保護(hù)作用，有 利于電動機(jī)的運(yùn)行，降低維修、維護(hù)次數(shù)。
權(quán)利要求1.一種升降機(jī)再生電能回饋裝置，其特征在于包括由IGBT可控橋式電路(7)和電抗 器(1)相連構(gòu)成的逆變器以及電網(wǎng)電壓檢測單元O)、電網(wǎng)電流檢測單元(3)、DSP控制單元 ⑷、直流電壓測量單元(6)，升降機(jī)變頻調(diào)速器(10)的直流輸出端接所述的IGBT可控橋式 電路(7)的直流端，逆變器的輸出電壓經(jīng)電抗器⑴并入供升降機(jī)變頻調(diào)速器(10)工作的 電網(wǎng)，所述的電網(wǎng)電壓檢測單元( 的輸入端、電網(wǎng)電流檢測單元C3)的輸入端分別連接到 供升降機(jī)變頻調(diào)速器(10)工作的電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓檢測單元O)的輸出端、電網(wǎng)電流檢測單 元(3)的輸出端分別與所述的DSP控制單元(4)相連，所述的DSP控制單元(4)經(jīng)IGBT驅(qū) 動器(8)與所述的IGBT可控橋式電路(7)的控制端相連，升降機(jī)變頻調(diào)速器(10)的直流 輸出經(jīng)直流電壓測量單元(6)和DSP控制單元(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降機(jī)再生電能回饋裝置，其特征在于還包括逆變輸出電壓 檢測單元(5)，所述的逆變輸出電壓檢測單元(5)的輸入端連接到IGBT可控橋式電路(7) 的輸出端，逆變輸出電壓檢測單元(5)的輸出端與所述的DSP控制單元(4)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升降機(jī)再生電能回饋裝置，其特征在于所述的電網(wǎng)電壓檢測 單元( 包括變壓器Tl、運(yùn)放器U5A及A/D變換器，變壓器Tl的輸入側(cè)與電容C9并聯(lián)后 再與電阻R41、供升降機(jī)變頻調(diào)速器(10)工作的電網(wǎng)構(gòu)成串聯(lián)回路，變壓器Tl的輸出側(cè)與 電阻R43并聯(lián)后接運(yùn)放器U5A的同相輸入端，運(yùn)放器U5A的反相輸入端和運(yùn)放器U5A的輸 出端并接，運(yùn)放器U5A的輸出端接電阻R42和電阻R45的串聯(lián)電路后接地，電阻R42和電阻 R45的并接端經(jīng)電阻R44、電容C12接地，電阻R44和電容C12的并接端和A/D變換器的輸 入端相連，A/D變換器的輸出端與所述的DSP控制單元(4)相連，電阻R44和電容C12的并 接端既與二極管Dl的負(fù)極相連、又與二極管D2的正極相連，二極管Dl的正極接地，二極管 D2的負(fù)極接電壓3. 3V。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降機(jī)再生電能回饋裝置，其特征在于所述的逆變輸出電壓 檢測單元(5)包括RC濾波單元(9)及電阻附、1 2、1 3、1 4、1 5、1 6，所述的IGBT可控橋式電 路(7)的三相輸出中，A相和零線之間串聯(lián)有電阻Rl和R4，B相和零線之間串聯(lián)有電阻R2 和R5，C相和零線之間串聯(lián)有電阻R3和R6，電阻Rl和R4的并接點(diǎn)、電阻R2和R5的并接 點(diǎn)及電阻R3和R6的并接點(diǎn)分別經(jīng)所述的RC濾波單元(9)連到所述的DSP控制單元⑷。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種升降機(jī)再生電能回饋裝置，它包括由IGBT可控橋式電路和電抗器相連構(gòu)成的逆變器以及電網(wǎng)電壓檢測單元、電網(wǎng)電流檢測單元、DSP控制單元、直流電壓測量單元，升降機(jī)變頻調(diào)速器的直流輸出端接的IGBT可控橋式電路的直流端，逆變器的輸出電壓經(jīng)電抗器并入供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓檢測單元的輸入端、電網(wǎng)電流檢測單元的輸入端分別連接到供升降機(jī)變頻調(diào)速器工作的電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓檢測單元的輸出端、電網(wǎng)電流檢測單元的輸出端分別與DSP控制單元相連，DSP控制單元經(jīng)IGBT驅(qū)動器與IGBT可控橋式電路的控制端相連，升降機(jī)變頻調(diào)速器的直流輸出經(jīng)直流電壓測量單元和DSP控制單元相連。
文檔編號G01R19/00GK201839014SQ20102019325
公開日2011年5月18日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者孟明, 戴旭陽, 方飛鴿 申請人:寧波倍加福電子科技有限公司