專利名稱：電動機(jī)制動電能回收利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動機(jī)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種對電動機(jī)在制動工況下所發(fā)出
的電能進(jìn)行回收利用的裝置。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)可知，電動機(jī)可以工作在"拖動用電工況"或"制動發(fā)電工況"。在以電 動機(jī)為動力的機(jī)械領(lǐng)域中，其中的一部分是"拖動用電工況"與"制動發(fā)電工況"短時(shí)交替 變換工作。例如電梯滿載上行時(shí)驅(qū)動電動機(jī)處于"拖動用電工況"，滿載下行時(shí)處于"制動 發(fā)電工況"；港口裝卸起重機(jī)在吊起貨物時(shí)起升電動機(jī)處于"拖動用電工況"，下落貨物時(shí)處 于"制動發(fā)電工況"；石油開采的游梁式抽油機(jī)(俗稱磕頭機(jī))，上升過程電動機(jī)處于"拖動 用電工況"，下降過程處于"制動發(fā)電工況"。 隨著新技術(shù)的發(fā)展，交流變頻拖動技術(shù)應(yīng)用日益廣泛。當(dāng)機(jī)械裝置處于"拖動用電 工況"時(shí)，交流電源由電網(wǎng)引入變頻器，經(jīng)整流濾波成為直流電，再由逆變電路輸出頻率與 電壓可控的三相交流電，驅(qū)動電動機(jī)按工作要求運(yùn)轉(zhuǎn)，改善了機(jī)械性能與節(jié)電效果。當(dāng)機(jī)械 裝置處于"制動發(fā)電工況"時(shí)，電動機(jī)的制動電能經(jīng)逆變電路加載到變頻器的直流母線上。 目前有二種處理制動電能的方案其一是加設(shè)制動電阻把制動電能瀉放，缺點(diǎn)是制動電能 不僅全部浪費(fèi)，而且制動電阻放電發(fā)熱造成環(huán)境溫度升高；其二是另設(shè)逆變電路把加在到 變頻器直流母線上的制動電能再變換成三相交流電反饋至電網(wǎng)，提高了電能使用效率，缺 點(diǎn)是反饋電能的諧波對電網(wǎng)有干擾，以及反饋電能的計(jì)量未得到電力部門的普遍認(rèn)同，回 收電費(fèi)在一部分地區(qū)或部門不能兌現(xiàn)，影響了推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種電動機(jī)制動電能回收利用裝 置。該裝置可以顯著節(jié)省電動機(jī)運(yùn)行的電費(fèi)開銷，對電網(wǎng)無諧波干擾問題。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 —種電動機(jī)制動電能回收利用裝置，其電動機(jī)由變頻器驅(qū)動，交流電源接變頻器 的輸入端，變頻器的輸出端接電動機(jī)，增設(shè)了由超級電容組成的儲能模i央，經(jīng)充放電控制單 元接到變頻器。 所述充放電控制單元的放電二極管，其陽極接變頻器直流母線(+)端，陰極接儲 能模塊(_)端，儲能模塊(_)端接變頻器直流母線(_)端。 所述充放電控制單元的充電控制IGBT，其C極接變頻器直流母線的(+)端，E極接 儲能模塊的(+)端，G極與電壓控制電路、電流控制電路連接，儲能模塊(_)端接變頻器直 流母線(_)端。 由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的電動機(jī)制動電能回收利用裝置具有這 樣的有益效果，即可以把電動機(jī)制動工況發(fā)出的電能儲存，供電動機(jī)在電動工況使用，提高 了能源使用效率，可顯著地節(jié)省電動機(jī)運(yùn)行電費(fèi)，對電網(wǎng)無諧波干擾問題。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的交流電動機(jī)變頻拖動電氣結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)框圖。 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電氣原理框圖。 附圖標(biāo)記l.交流電動機(jī)，2.變頻器，3.制動單元，4.充放電控制單元，5.儲能模 塊，6.整流器，7.電容，8.制動電阻，9.制動二極管，IO.變頻器直流母線(+)，11.逆變電 路，12.放電二極管，13.充電控制IGBT，14.制動控制IGBT，15.變頻器直流母線(-)，16.電 壓控制電路，17.電流控制電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明 在圖1中，交流電源經(jīng)變頻器2接交流電動機(jī)1，以及接入變頻器2的制動單元3， 構(gòu)成了目前廣泛使用的交流變頻拖動系統(tǒng)。其工作過程是變頻器2把接入的交流電源整 流為直流電，再逆變成頻率與電壓可控的交流電，驅(qū)動交流電動機(jī)1帶動機(jī)械裝置運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng) 交流電動機(jī)1處于制動發(fā)電工況時(shí)，其制動電能反饋到變頻器2，經(jīng)制動單元3釋放。 圖2是本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)框圖，與圖1相比，增設(shè)了儲能模塊5，經(jīng)充放電控制 單元4接入變頻器2。儲能模塊5選用多個(gè)超級電容組合件，是一種新型電能存貯器件，具 有充放電速度快、使用壽命長、免維護(hù)無污染等優(yōu)點(diǎn)，其作用是在交流電動機(jī)1處于制動 發(fā)電工況時(shí)，制動電能反饋到變頻器2，經(jīng)充放電控制單元4向儲能模塊5充電，直至儲能模 塊5充電電壓到達(dá)規(guī)定值，再由制動單元放電作過充電保護(hù)；在交流電動機(jī)l處于拖動用電 工況時(shí)，由充放電控制單元4控制，先由儲能模塊5供電，直至儲能模塊5放電電壓到達(dá)規(guī) 定值，再由交流電源整流的直流電供電。 圖3是交流變頻拖動電梯應(yīng)用本實(shí)用新型的實(shí)施例。電梯是一種垂直運(yùn)輸設(shè)備， 其特點(diǎn)是向上與向下的運(yùn)送量大體相當(dāng)，驅(qū)動電動機(jī)經(jīng)常在"拖動用電工況"與"制動發(fā)電 工況"短時(shí)交替工作。圖3中，三相交流電經(jīng)整流器6成為直流電，其正極為變頻器直流母 線(+)10，負(fù)極為變頻器直流母線(-)15，經(jīng)電容7濾波后由逆變電路ll形成電壓與頻率可 控制的三相交流電，驅(qū)動交流電動機(jī)1。儲能模塊5選用超級電容6F/700V組合件，放電容 量約為15kW電動機(jī)工作60秒。儲能模塊5經(jīng)放電二極管12并聯(lián)到變頻器直流母線，當(dāng)電 壓高于變頻器直流母線電壓時(shí)，放電二極管12導(dǎo)通，逆變電路11由其供電。儲能模塊5放 電電壓小于變頻器直流母線電壓時(shí)，放電二極管12截止，逆變電路11由變頻器直流母線即 交流電源整流的直流電供給。儲能模塊5的充電由充電控制IGBT 13限制，當(dāng)檢測到變頻 器直流母線電壓大于"設(shè)定數(shù)值"時(shí)，(例如制動單元開啟電壓減去80V，本實(shí)施例為600V)， 電壓控制電路16驅(qū)動充電控制IGBT 13導(dǎo)通，變頻器直流母線向儲能模塊5充電。由于 "設(shè)定數(shù)值"遠(yuǎn)大于交流電源整流后的電壓，避免了電源整流后向儲能模塊5充電。電流控 制電路17的作用是監(jiān)測充電電流，通充電控制IGBT 13限制在規(guī)定數(shù)值以內(nèi)(本實(shí)施例為 20A)。制動控制IGBT 14與制動電阻8、制動二極管9構(gòu)成充電過壓保護(hù)單元，與現(xiàn)有技術(shù) 的變頻器制動單元的原理與構(gòu)成相同，當(dāng)變頻器直流母線電壓到達(dá)規(guī)定值時(shí)，由制動單元 導(dǎo)通放電，消耗制動發(fā)電電能。本實(shí)施例由380V三相交流電供電，開啟電壓約為DC680V。
權(quán)利要求一種電動機(jī)制動電能回收利用裝置，其電動機(jī)由變頻器驅(qū)動，交流電源接變頻器的輸入端，變頻器的輸出端接電動機(jī)，其特征是，增設(shè)了由超級電容組合件構(gòu)成的儲能模塊，經(jīng)充放電控制單元接變頻器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)制動電能回收利用裝置，其特征是，所述充放電控制 單元的放電二極管，其陽極接變頻器直流母線(+)端，陰極接超級電容儲能模塊(_)端，儲 能模塊(_)端接變頻器直流母線(_)端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)制動電能回收利用裝置，其特征是，所述充放電控制 單元的充電控制IGBT，其C極接變頻器直流母線的(+)端，E極接儲能模塊的(+)端，G極 與電壓控制電路、電流控制電路連接，儲能模塊(_)端接變頻器直流母線(_)端。
專利摘要一種電動機(jī)制動電能回收利用裝置，在電動機(jī)變頻器驅(qū)動系統(tǒng)中，增設(shè)了由超級電容構(gòu)成的儲能模塊，經(jīng)充放電控制單元接變頻器。可以把電動機(jī)制動工況發(fā)出的電能儲存，供電動機(jī)在電動工況使用，提高了能源使用效率，顯著地節(jié)省電動機(jī)運(yùn)行電費(fèi)，對電網(wǎng)無諧波干擾問題。適用于電動機(jī)的用電工況與發(fā)電工況經(jīng)常短時(shí)交替變換工作的變頻拖動系統(tǒng)。
文檔編號H02J7/14GK201466779SQ20092009850
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者劉培 申請人:劉培