专利名称：利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置的制作方法
技术领域：
利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置技术领域本发明涉及轨道式起重机械动力装置，特别涉及网电供电的，利用储能器 回收再生能量的轨道式起重机械动力装置。
技术背景轨道式起重机械是港口码头前沿和部分建筑常用的起重机械，它利用网电， 通过行走轮在轨道上移动。轨道式起重机械与轮胎式起重机械相比，具有用网 电驱动，无污染，可加大起重量和起升速度，大车可吊货快速行走等优点。其作业特点是周期性的间歇作业，频繁的将数吨到数十吨的货物上升和下 降、起动和制动。而且一旦开始作业，就要求连续不断地进行，并达到理想的 装卸、搬运效率。在短短几秒内完成起动和制动，需要很大的功率。在如此巨 大的负荷变化下，要求短时起制动，给网电供电的轨道式起重机带来一些不利 之处1. 轨道式起重机械的再生能量没有得到合理利用。在变频技术应用之前， 轨道式起重机械的下降势能和其他机构因制动反馈的再生能量只能通过能耗制 动方式使其满足各种工况下的平稳制动和高速轴的紧急防风制动的要求。电阻 发热消耗再生能量，即浪费能源又增加整机的热污染。2. 冲击很大，轨道式起重机械整机运行不够平稳。由于大功率的短时频繁 起动，对机组负荷冲击很大。在交流变频控制技术实施后，大部分网电供电的 轨道式起重机械将再生能量回馈到电网，对整个电网带来很大的冲击，对整机 的电力系统冲击也很大，容易造成电器设备损坏。中国专利"混合动力电动轮胎门式吊船机"(专利号为ZL20(M10012876.4) 通过发电机和蓄电池组构成混合动力系统，通过发电机和蓄电池组的协调使用 改善动力装置的性能降低其排放污染，但没有回收吊船机工作过程中存在的大 量回馈势能形成的再生能量，再生能量仍然没有得到合理利用。超级电容是一种新型储能元件，储能过程是可逆的，电化学电容器的电容 量可高达法拉级甚至上万法拉，能够实现快速大电流充放电，并比蓄电池具有 更高的功率密度(可达1，000W/kg数量级)和更长的循环使用寿命(充放电次数可 达10万次)，同时可在极低温等极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染。中国专利"利用超级电容轮胎式龙门集装箱起重机"(专利号为02151021.0) 将超级电容连入柴油发电机组供电的轮胎式龙门集装箱起重机动力系统中，利 用超级电容的快速充放电特性回收工作机构动作形成的再生能量，该动力系统
在一定程度上减少了废气排放，但其仍存在启动时柴油机噪声大，燃料燃烧不完全，并排放黑烟的不足，在环保方面需要大大改进。发明内容本发明的目的在于提供一种通过改进轨道式起重机械动力装置的配置减少 对环境的污染，通过储能器回收再生能量再利用达到节能的利用储能器的轨道 式起重机械新型动力装置。为了实现上述目的，本发明的技术方案是包括网电装置、整流装置、储 能器、逆变器、能耗电阻、稳压电容和工作电机。网电动力装置连接到整流装 置，整流装置通过直流总线连接能耗电阻，能耗电阻再连接逆变器，逆变器连 接工作电机，将来自直流总线的直流电转换成频率可控的交流电供给工作电机。 在直流总线上连接有稳压电容，稳压电容的两端分别连接直流总线的正负级。储能器连接双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器再并联到直流总线稳压电 容处。双向DC/DC变换器由两个单项DC/DC变换器并联构成，实现能量双向流动。储能器可以选用超级电容单独作为储能器，也可以结合超级电容快速充放 电、大功率特性和蓄电池大比能量的特点，由超级电容并联蓄电池构成。网电通过整流装置，成为直流电，再通过逆变器变换，将直流电转换成频 率和电压可控的交流电源AC，用于驱动工作电机。将储能器连接双向DC/DC变换器后并联在直流电源总线上，利用直流电源 总线监测电压变化范围，当直流电压由于工作机构电机再生反馈电能引起上升 时，储能器进入充电状态，随着储能器不断充电，其端电压上升，直流电源总 线电压跟着上升，储能器吸收了所有机构反馈的再生能量。当工作机构处于需要供能动作时，工作机构电机工作导致直流总线电压下 降，储能器放电，随着储能器不断放电，其端电压下降，直流电源总线电压随 之下降。本实用新型由于采用了储能器回收再生能量，具有如下优点-1. 运用储能器回收所有工作机构反馈的再生能量作为工作所需能量，节省 能量，有效改善轨道式起重机械动力装置的平稳性。2. 减少整机容量；3. 再生能量的回收再利用减少了由于回收能量的回馈对电网和电力系统的 冲击，同时减少了对环境造成的热污染。
图1为本实用新型结构示意图； 图2为双向DC/DC变换器示意图
图中l.网电装置，2.整流装置，3.储能器，4.双向DC/DC变换器， 5.逆变器，6.工作电机，7.能耗电阻，8.稳压电容，9.单向DC变换器，
具体实施方式
由网电装置l、整流装置2、储能器3、双向DC/DC变换器4、逆变器5、 能耗电阻7、稳压电容8和工作电机6构成。网电网电装置1连接到整流装置2， 整流装置2通过直流总线连接到能耗电阻7，能耗电阻7再连接逆变器5，逆变 器5将来自直流总线的直流电转换成频率可控的交流电供给工作电机6;在直流 总线上连接有稳压电容8，稳压电容8的两端分别连接直流总线的正负级；储能 器3连接双向DC/DC变换器4，双向DC/DC变换器4再并联到直流总线稳压电 容8处。储能器3由蓄电池加超级电容并联组成。
三相交流电通过整流装置2整流成直流电，直流电通过逆变器5，将直流电 转换成频率和电压可控的交流电源，用于驱动工作电机6。
权利要求1.一种利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置，其特征是包括网电装置(1)、整流装置(2)、储能器(3)、逆变器(5)、能耗电阻(7)、稳压电容(8)、工作电机(6)；网电源动力装置(1)连接到整流装置(2)，整流装置(2)通过直流总线连接能耗电阻(7)，能耗电阻(7)再连接逆变器(5)，逆变器(5)连接工作电机(6)；在直流总线上连接有起稳压电容(8)，稳压电容(8)的两端分别连接直流总线的正负级；储能器(3)连接双向DC/DC变换器(4)，双向DC/DC变换器(4)再并联到直流总线稳压电容(8)处。
2. 根据权利要求1所述的利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置，其 特征是所述的双向DC/DC变换器(4)由两个单项DC/DC变换器(9)构成。
3. 根据权利要求1所述的利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置，其 特征是所述的储能器(3)为超级电容。
4. 根据权利要求3所述的利用储能器的流动式起重机械新型动力装置，其 特征是所述的储能器(3)由超级电容并联蓄电池构成。
专利摘要一种利用储能器的轨道式起重机械新型动力装置，由网电连接到整流装置，整流装置通过直流总线连接能耗电阻，能耗电阻再连接逆变器，逆变器连接工作电机。在直流总线上连接有起稳压电容，稳压电容的两端分别连接直流总线的正负级。储能器连接双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器再并联到直流总线稳压电容处。利用储能器，回收所有工作机构反馈的再生能量作为工作所需能量，具有节省能量，减少了由于回收能量的回馈对电网和电力系统的冲击，减少整机容量和对环境造成的热污染等优点。适用于港口码头和各种建筑工程。
文档编号H02J7/34GK201018452SQ20072008394
公开日2008年2月6日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者张明江, 勋 李, 明 杜, 罗列英, 董明望, 黄力军 申请人:武汉理工大学