专利名称：电动机制动电能回收利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动机节能技术领域，尤其是一种对电动机在制动工况下所发出
的电能进行回收利用的装置。
背景技术：
由现有技术可知，电动机可以工作在"拖动用电工况"或"制动发电工况"。在以电 动机为动力的机械领域中，其中的一部分是"拖动用电工况"与"制动发电工况"短时交替 变换工作。例如电梯满载上行时驱动电动机处于"拖动用电工况"，满载下行时处于"制动 发电工况"；港口装卸起重机在吊起货物时起升电动机处于"拖动用电工况"，下落货物时处 于"制动发电工况"；石油开采的游梁式抽油机(俗称磕头机)，上升过程电动机处于"拖动 用电工况"，下降过程处于"制动发电工况"。 随着新技术的发展，交流变频拖动技术应用日益广泛。当机械装置处于"拖动用电 工况"时，交流电源由电网引入变频器，经整流滤波成为直流电，再由逆变电路输出频率与 电压可控的三相交流电，驱动电动机按工作要求运转，改善了机械性能与节电效果。当机械 装置处于"制动发电工况"时，电动机的制动电能经逆变电路加载到变频器的直流母线上。 目前有二种处理制动电能的方案其一是加设制动电阻把制动电能泻放，缺点是制动电能 不仅全部浪费，而且制动电阻放电发热造成环境温度升高；其二是另设逆变电路把加在到 变频器直流母线上的制动电能再变换成三相交流电反馈至电网，提高了电能使用效率，缺 点是反馈电能的谐波对电网有干扰，以及反馈电能的计量未得到电力部门的普遍认同，回 收电费在一部分地区或部门不能兑现，影响了推广应用。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种电动机制动电能回收利用装 置。该装置可以显著节省电动机运行的电费开销，对电网无谐波干扰问题。 本实用新型的技术方案是 —种电动机制动电能回收利用装置，其电动机由变频器驱动，交流电源接变频器 的输入端，变频器的输出端接电动机，增设了由超级电容组成的储能模i央，经充放电控制单 元接到变频器。 所述充放电控制单元的放电二极管，其阳极接变频器直流母线(+)端，阴极接储 能模块(_)端，储能模块(_)端接变频器直流母线(_)端。 所述充放电控制单元的充电控制IGBT，其C极接变频器直流母线的(+)端，E极接 储能模块的(+)端，G极与电压控制电路、电流控制电路连接，储能模块(_)端接变频器直 流母线(_)端。 由于采用上述技术方案，本实用新型提供的电动机制动电能回收利用装置具有这 样的有益效果，即可以把电动机制动工况发出的电能储存，供电动机在电动工况使用，提高 了能源使用效率，可显著地节省电动机运行电费，对电网无谐波干扰问题。
图1是现有技术的交流电动机变频拖动电气结构框图。 图2是本实用新型的电气结构框图。 图3是本实用新型实施例的电气原理框图。 附图标记l.交流电动机，2.变频器，3.制动单元，4.充放电控制单元，5.储能模 块，6.整流器，7.电容，8.制动电阻，9.制动二极管，IO.变频器直流母线(+)，11.逆变电 路，12.放电二极管，13.充电控制IGBT，14.制动控制IGBT，15.变频器直流母线(-)，16.电 压控制电路，17.电流控制电路。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明 在图1中，交流电源经变频器2接交流电动机1，以及接入变频器2的制动单元3， 构成了目前广泛使用的交流变频拖动系统。其工作过程是变频器2把接入的交流电源整 流为直流电，再逆变成频率与电压可控的交流电，驱动交流电动机1带动机械装置运转；当 交流电动机1处于制动发电工况时，其制动电能反馈到变频器2，经制动单元3释放。 图2是本实用新型的电气结构框图，与图1相比，增设了储能模块5，经充放电控制 单元4接入变频器2。储能模块5选用多个超级电容组合件，是一种新型电能存贮器件，具 有充放电速度快、使用寿命长、免维护无污染等优点，其作用是在交流电动机1处于制动 发电工况时，制动电能反馈到变频器2，经充放电控制单元4向储能模块5充电，直至储能模 块5充电电压到达规定值，再由制动单元放电作过充电保护；在交流电动机l处于拖动用电 工况时，由充放电控制单元4控制，先由储能模块5供电，直至储能模块5放电电压到达规 定值，再由交流电源整流的直流电供电。 图3是交流变频拖动电梯应用本实用新型的实施例。电梯是一种垂直运输设备， 其特点是向上与向下的运送量大体相当，驱动电动机经常在"拖动用电工况"与"制动发电 工况"短时交替工作。图3中，三相交流电经整流器6成为直流电，其正极为变频器直流母 线(+)10，负极为变频器直流母线(-)15，经电容7滤波后由逆变电路ll形成电压与频率可 控制的三相交流电，驱动交流电动机1。储能模块5选用超级电容6F/700V组合件，放电容 量约为15kW电动机工作60秒。储能模块5经放电二极管12并联到变频器直流母线，当电 压高于变频器直流母线电压时，放电二极管12导通，逆变电路11由其供电。储能模块5放 电电压小于变频器直流母线电压时，放电二极管12截止，逆变电路11由变频器直流母线即 交流电源整流的直流电供给。储能模块5的充电由充电控制IGBT 13限制，当检测到变频 器直流母线电压大于"设定数值"时，(例如制动单元开启电压减去80V，本实施例为600V)， 电压控制电路16驱动充电控制IGBT 13导通，变频器直流母线向储能模块5充电。由于 "设定数值"远大于交流电源整流后的电压，避免了电源整流后向储能模块5充电。电流控 制电路17的作用是监测充电电流，通充电控制IGBT 13限制在规定数值以内(本实施例为 20A)。制动控制IGBT 14与制动电阻8、制动二极管9构成充电过压保护单元，与现有技术 的变频器制动单元的原理与构成相同，当变频器直流母线电压到达规定值时，由制动单元 导通放电，消耗制动发电电能。本实施例由380V三相交流电供电，开启电压约为DC680V。
权利要求一种电动机制动电能回收利用装置，其电动机由变频器驱动，交流电源接变频器的输入端，变频器的输出端接电动机，其特征是，增设了由超级电容组合件构成的储能模块，经充放电控制单元接变频器。
2. 根据权利要求1所述的电动机制动电能回收利用装置，其特征是，所述充放电控制 单元的放电二极管，其阳极接变频器直流母线(+)端，阴极接超级电容储能模块(_)端，储 能模块(_)端接变频器直流母线(_)端。
3. 根据权利要求1所述的电动机制动电能回收利用装置，其特征是，所述充放电控制 单元的充电控制IGBT，其C极接变频器直流母线的(+)端，E极接储能模块的(+)端，G极 与电压控制电路、电流控制电路连接，储能模块(_)端接变频器直流母线(_)端。
专利摘要一种电动机制动电能回收利用装置，在电动机变频器驱动系统中，增设了由超级电容构成的储能模块，经充放电控制单元接变频器。可以把电动机制动工况发出的电能储存，供电动机在电动工况使用，提高了能源使用效率，显著地节省电动机运行电费，对电网无谐波干扰问题。适用于电动机的用电工况与发电工况经常短时交替变换工作的变频拖动系统。
文档编号H02J7/14GK201466779SQ20092009850
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者刘培 申请人:刘培