專利名稱：變頻控制系統(tǒng)以及具有該系統(tǒng)的工程機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻控制系統(tǒng)以及具有該系統(tǒng)的工程機械。
背景技術(shù)：
在一些應(yīng)用變頻器與電機組合的工程機械中，例如塔式起重機，當(dāng)采用電機制動時(例如起重機吊重下降或減速)，電機會轉(zhuǎn)到發(fā)電模式，電機所發(fā)出的電能通常會釋放到泄能電阻上，轉(zhuǎn)換為熱能消耗。在其他情況中，可以采用四象限變頻器將電機發(fā)出的電能回饋到電網(wǎng)。但是，上述兩種處理再生電能的方式都存在不同的缺陷。使用泄能電阻將發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗本身對能量是一種浪費，而且需要配置體積較大的電阻柜。而采用四象限變頻器將再生電能回饋給電網(wǎng)雖然不浪費電能，但四象限變頻器造價高，無疑會提高應(yīng)用成本。如果工程機械中需要用到多個變頻器，采用四象限變頻器從性價比上并不合算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、節(jié)能的方案。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個變頻器; 與至少一個變頻器電連接的至少一個電機；其中，該系統(tǒng)還包括回饋裝置，該回饋裝置的直流端與至少一個變頻器的直流端電連接，該回饋裝置用于在該回饋裝置的直流端上的電壓大于設(shè)定電壓閾值的情況下，將該回饋裝置的直流端上的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并將該交流電能回饋到電網(wǎng)。本發(fā)明還提供一種工程機械，該工程機械包括上述變頻控制系統(tǒng)。通過上述技術(shù)方案，可以將電機在發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的電能通過回饋裝置回饋到電網(wǎng)，綠色環(huán)保，節(jié)能效果明顯。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供的變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供的變頻控制系統(tǒng)主回路電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供的變頻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式提供的變頻控制系統(tǒng)主回路電路圖。參考圖I和圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括至少一個變頻器210、220、230 ;與至少一個變頻器210、220、230電連接的至少一個電機310、320、330 ;其中，該系統(tǒng)還可以包括回饋裝置400，該回饋裝置400的直流端與至少一個變頻器210、220、230的直流端電連接，該回饋裝置400用于在該回饋裝置400的直流端上的電壓大于設(shè)定電壓閾值的情況下，將該回饋裝置400的直流端上的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并將該交流電能回饋到電網(wǎng)100。當(dāng)直流端上的電壓降低到不再大于設(shè)定的電壓閥值時，則回饋將會停止。所述回饋裝置400可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的裝置，例如深圳加能公司的回饋裝置PH175-4。具體來說，回饋裝置400可以包括多個組件或功能。例如，回饋裝置400可以包括逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電?；仞佈b置400還可以包括比較單元，用于將回饋裝置400的直流端上的電壓與設(shè)定電壓閾值進行比較，以及在電壓大于設(shè)定電壓閾值時將該直流電輸出到逆變器。設(shè)定電壓閾值可以根據(jù)不同需求靈活設(shè)定。設(shè)定電壓閾值的范圍可以例如為620V-680V。為了使回饋到電網(wǎng)100的交流電不會污染電網(wǎng)100，所述回饋裝置400還可以用于在將所述交流電能回饋到電網(wǎng)100之前將該交流電能的相角調(diào)節(jié)到與電網(wǎng)100電能的相角同步。在這種情況下，回饋裝置400還可以包括用于調(diào)節(jié)交流電能的相角調(diào)節(jié)單元。回饋裝置400還可以用于輸出反饋信號，該反饋信號可以包括但不限于，故障信號、回饋裝置400的直流端上的電壓、回饋裝置400的工作狀態(tài)?？刂蒲b置500可以接收該反饋信號，通過該反饋信號監(jiān)控變頻控制系統(tǒng)的工作情況，且可以在變頻控制系統(tǒng)工作異常時斷開電網(wǎng)100與該變頻控制系統(tǒng)之間的連接，以保護該變頻控制系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施方式中，系統(tǒng)還可以包括與所述至少一個變頻器210、220、230的交流接入端電連接的至少一個第一可控開關(guān) K10、K20、K30 ；控制裝置500，用于接收來自所述回饋裝置400的反饋信號，以及在該反饋信號指示系統(tǒng)故障的情況下控制所述第一可控開關(guān)K10、K20、K30斷開。這樣能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時及時將系統(tǒng)與電網(wǎng)100之間的連接斷開，從而保護系統(tǒng)。在本發(fā)明的進一步的實施方式中，系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述至少一個變頻器210、220、230的直流端與所述回饋裝置400的直流端之間的至少一個第二可控開關(guān)J10、J20、J30 ；當(dāng)大功率變頻器(例如第一變頻器210)的直流端泵升電壓瞬間變化較大時(例如80V)，會對小功率變頻器(例如第二變頻器220和第三變頻器230)的直流端影響較大， 嚴(yán)重時會損壞小功率變頻器。由此控制裝置500可以用于在該反饋信號指示所述回饋裝置 400直流端的電壓異常波動的情況下控制所述第二可控開關(guān)J10、J20、J30斷開。上述控制裝置500可以包括但不限于，單片機、PLC控制器、DSP芯片、FPGA電路
坐寸o在本發(fā)明的一個實施方式中，系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述至少一個變頻器210、 220、230的直流端與所述第二可控開關(guān)110、120、130之間的熔斷器？10、？20430。設(shè)置熔斷器F10、F20、F30的作用是防止直流母線600發(fā)生短路而損壞線路上的變頻器210、220、 230。為了降低諧波干擾，可以在回饋裝置400的交流輸出端串接有濾波電抗器L40。此外，該系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述回饋裝置400的交流輸出端處的磁環(huán)M40。設(shè)置磁環(huán)M40 的作用是為了進一步降低高頻發(fā)射干擾，防止對其他組件造成干擾。至少一個變頻器210、220、230可以是多個變頻器。舉例來說，工程機械可以是塔式起重機，在塔式起重機中用到三組變頻器和電機組，即起升變頻器和電機組、回轉(zhuǎn)變頻器和電機組以及變幅變頻器和電機組。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述至少一個變頻器包括第一變頻器210、第二變頻器220和第三變頻器230 ;所述至少一個電機310、320、 330包括分別與第一變頻器210、第二變頻器220和第三變頻器230電連接的第一電機310、 第二電機320和第三電機330 ;該控制系統(tǒng)還可以包括直流母線600，該直流母線600的多個接線端分別與所述第一變頻器210、第二變頻器220、第三變頻器230以及回饋裝置400 的直流端電連接。例如，假設(shè)第一電機310是塔式起重機的起升電機，則第一變頻器210可以稱為起升變頻器。當(dāng)起重機下放吊重或減速時，第一電機310處于發(fā)電狀態(tài)，第一電機310產(chǎn)生的電能會通過第一變頻器210直流端積聚在直流母線600上，由此直流母線600上的電壓開始上升(稱為泵升電壓)。如果此時第二電機320和/或第三電機330工作在電動狀態(tài) (即，消耗電能)，則母線上積聚的電能通過第二變頻器220和/或第三變頻器230分別提供給第二電機320和/或第三電機330，以供其消耗一部分電能。但是，如果直流母線600 上的電壓上升到超過上述設(shè)定電壓閾值，則回饋裝置400將直流母線600上的使直流母線 600上的電壓超過設(shè)定電壓閾值的部分電能先轉(zhuǎn)換成交流電能再回饋給電網(wǎng)100。回饋給電網(wǎng)100的電能可以給該變頻控制系統(tǒng)使用或給與電網(wǎng)100連接的其他用電設(shè)備使用。這樣，可以最優(yōu)地利用電機產(chǎn)生的再生電能。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，該系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述直流母線600的多個接線端中與變頻器連接的接線端處的磁環(huán)M10、M20、M30。設(shè)置磁環(huán)M10、M20、M30的目的與上述相同，也是為了進一步降低高頻發(fā)射干擾，防止對其他組件造成干擾。另外，第二變頻器220和/或第三變頻器230的功率有可能比第一變頻器210的小，因此，為了防止直流母線600上的電壓波動不對較小功率的第二變頻器220和/或第三變頻器230產(chǎn)生影響，可以在所述第二變頻器220和/或第三變頻器230的直流端的正極端串接有電抗器。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種工程機械，該工程機械包括上述的變頻控制系統(tǒng)。本發(fā)明的實施方式提供的上述變頻控制系統(tǒng)，能夠?qū)㈦姍C工作在發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的電能在直流母線600上共享，再將該電能應(yīng)用于工作在電動狀態(tài)下的電機，或者通過回饋裝置400將其回饋回電網(wǎng)100，綠色環(huán)保，節(jié)能效果明顯。此外，也不需要用到造價昂貴的特殊的變頻器，例如四象限變頻器，只需選擇一般的變頻器即可。以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個變頻器(210，220，230);以及與至少一個變頻器電連接的至少一個電機(310，320，330)；其特征在于，該系統(tǒng)還包括回饋裝置(400)，該回饋裝置(400)的直流端與至少一個變頻器(210，220，230)的直流端電連接，該回饋裝置(400)用于在該回饋裝置(400)的直流端上的電壓大于設(shè)定電壓閾值的情況下，將該回饋裝置(400)的直流端上的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并將該交流電能回饋到電網(wǎng)(100)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制系統(tǒng)，其中，所述回饋裝置(400)還用于在將所述交流電能回饋到電網(wǎng)(100)之前將該交流電能的相角調(diào)節(jié)到與電網(wǎng)(100)電能的相角同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括與所述至少一個變頻器的交流接入端電連接的至少一個第一可控開關(guān)(Kio，K20, K30)；設(shè)置在所述至少一個變頻器(210，220，230)的直流端與所述回饋裝置(400)的直流端之間的至少一個第二可控開關(guān)(J10，J20，J30);以及控制裝置(500)，用于接收來自所述回饋裝置(400)的反饋信號，以及在該反饋信號指示系統(tǒng)故障的情況下控制所述第一可控開關(guān)(K10，K20，K30)斷開，在該反饋信號指示所述回饋裝置(400)的直流端的電壓異常波動的情況下控制所述第二可控開關(guān)(J10，J20，J30) 斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述至少一個變頻器 (210，220，230)的直流端與所述第二可控開關(guān)(J10, J20, J30)之間的熔斷器(F10, F20， F30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述回饋裝置(400)的交流輸出端處的磁環(huán)(M40)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻控制系統(tǒng)，其中，在所述回饋裝置(400)的輸出端串接有濾波電抗器(L40)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的變頻控制系統(tǒng)，其中，所述至少一個變頻器 (210，220，230)包括第一變頻器(210)、第二變頻器(220)和第三變頻器(230);所述至少一個電機(310，320，330)包括分別與第一變頻器(210)、第二變頻器(220)和第三變頻器 (230)電連接的第一電機(310)、第二電機(320)和第三電機(330);該控制系統(tǒng)還可以包括直流母線(600)，該直流母線(600)的多個接線端分別與所述第一變頻器(210)、第二變頻器(220)、第三變頻器(230)以及回饋裝置(400)的直流端電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述直流母線(600)的多個接線端中與變頻器(210，220，230)連接的接線端處的磁環(huán)(M10，M20，M30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻控制系統(tǒng)，其中，在所述第二變頻器(220)和/或第三變頻器(230)的直流端的正極端串接有電抗器(L20、L30)。
10.一種工程機械，其特征在于，該工程機械包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的變頻控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個變頻器(210，220，230)；以及與至少一個變頻器電連接的至少一個電機(310，320，330)；其特征在于，該系統(tǒng)還包括回饋裝置(400)，該回饋裝置(400)的直流端與至少一個變頻器(210，220，230)的直流端電連接，該回饋裝置(400)用于在該回饋裝置(400)的直流端上的電壓大于設(shè)定電壓閾值的情況下，將該回饋裝置(400)的直流端上的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并將該交流電能回饋到電網(wǎng)(100)。
文檔編號H02J3/38GK102594227SQ20121004526
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者何首文, 張二玲, 游維, 胡宇智, 許名熠 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司