一种往复运动节能控制电路的制作方法

本发明涉及一种往复运动控制电路连接，具体的说是一种高效利用能量反馈并精简设计和元器件的一种往复运动节能控制电路。

背景技术：

众所周知，目前国内外带有能量反馈的往复运动形式包括但不限于带有势能反馈的下放和上提的往复运动，例如钻机、抽油机、港机等，对于该种带有能量反馈的工况目前技术中比较先进的应用是将能量反馈存储与储能元件，例如液压蓄能器、电池组、超级电容等，在电储能领域电池组和超级电容的数量大部分是基于反馈能量的大小和直流母线的电压来决定的，如果同时满足两个条件，会出现，储能元器件过剩的情况，例如绝大多数情况下，电池组和超级电容都都未处于满充满放的工况，造成了资源浪费，另外在多数往复运动控制电路中，一般采用dc/dc模块控制往复运动，dc/dc模块成本高，结构复杂，出现问题后维修困难。基于以上背景，本发明提供了一种往复运动节能控制电路来解决目前行业内的该类问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术的不足而提供一种往复运动节能控制电路。

本发明的技术方案是：一种往复运动节能控制电路，包括整流单元、节能控制单元和逆变单元，所述的节能控制单元包括变压器、二极管、高速开关，变压器tr1的左侧线圈与高速开关t1串联构成线路1；变压器tr1的右侧线圈与高速开关t2串联构成线路2；线路1与线路2并联，一端连接电容c2与二极管d2负极之间，另一端连接于整流单元的负极；二极管d3的正极在变压器左侧线圈与t1之间与线路1相连，二极管d4的正极在变压器右侧线圈与t2之间与线路2相连；二极管d3和二极管d4的负极连接后，与二极管d1的负极以及电容c2的正极相连；二极管d2的负极与电容c2的负极相连，二极管d2的正极和二极管d1的正极相连后，通过串联电感器l1最后连接到整流单元的负极。

整流单元的电容c1与二极管及变压器tr1的线圈的串联电路并联，改善输入的充电电流。

节能控制单元连接于整流电路电容c2与二极管d2之间，c2是储存能量用的超级电容。

本发明的效果是：超级电容在目前行业中的应用多为并联在直流母线中，这样必须保证超级电容两侧的电压达到直流母线电压或者借助于在超级电容之路串联电阻的形式帮助分压，例如正常380交流整流后约540vdc,在单组90vdc规格的超级电容需要大于6组才能满足要求(在能量反馈时直流母线电压可能大于540vdc)，但6组往往是在每次往复运动过程中是储存不满能量的，也就是蓄水池太大了，水池长期出于低水位的状态，如果并上电阻分压，无形中增加了能耗。采用本发明的发案，由于超级电容是串联在直流母线中的，可根据负载反馈能量，来选择超级电容组，而不用考虑耐压问题，在轻负载反馈的场合，例如游梁式抽油机的使用中，基于本电路，只需要两组超级电容即可满足使用要求，节约了制造成本，降低了设备能耗。本发明中利用变压器同名端的原理，两个电抗器共用一个磁芯，磁场在igbt切换过程中，方向并没有发生变化，则会在共用磁芯中产生一个相对稳定的磁场，省去了建立磁场和消除磁场的过程，减少了电路损耗，提高了充电效率。

附图说明

图1为本发明的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

一种往复运动节能控制电路，包括整流单元、节能控制单元和逆变单元，所述的节能控制单元包括变压器、二极管、高速开关，变压器tr17的左侧线圈与高速开关t18串联构成线路1；变压器tr17的右侧线圈与高速开关t29串联构成线路2；线路1与线路2并联，一端连接电容c24与二极管d22负极之间，另一端连接于整流单元的负极；二极管d35的正极在变压器左侧线圈与高速开关t18之间与线路1相连，二极管d46的正极在变压器右侧线圈与高速开关t29之间与线路2相连；二极管d35和二极管d46的负极连接后，与二极管d11的负极以及电容c24的正极相连；二极管d22的负极与电容c24的负极相连，二极管d22的正极和二极管d11的正极相连后，通过串联电感器l111最后连接到整流单元的负极。

整流单元的电容c13与二极管及变压器tr17的线圈的串联电路并联，改善输入的充电电流。

节能控制单元连接于整流电路电容c24与二极管d22之间，电容c24是储存能量用的超级电容。

其中：电感器l111的目的是让输入的充电电流更平滑，更接近于理想直流。电容c24是储存能量用的超级电容，将负载也就是图中的逆变器10测的反馈能量储存起来，当系统需要能量时，优先释放超级电容的能量，二极管d22的作用是保证电流不会流回整流单元一侧。

当负载拖动电机时（例如垂直运动的向下过程）产生的能量经过逆变单元反送到直流母线测，然后通过框1的电路储存到电容c24内，k1和k2高速交替导通，限制流过变压器tr17任一组线圈的充电电流不至于过高，比如当高速开关t18导通，高速开关t29关断，电流通过高速开关t18和变压器tr17左侧线圈流入电容c24，然后高速开关t18关断，高速开关t29导通，电流通过高速开关t29和变压器tr17右侧线圈流入电容c24，同时变压器tr17左侧线圈中残留的能量通过与二极管d35和电容c24构成的回路流入电容c24中储存，然后高速开关t29关断，高速开关t18又导通，电流又通过高速开关t18和变压器tr17左侧线圈流入电容c24，同时变压器tr17右侧线圈中残留的能量通过二极管d46和电容c24构成的回路流入电容c24中储存，如此循环直至充电过程结束。

当负载需要能量时（如垂直运动的上升过程），高速开关t18和高速开关t29都关断，能量从电容c24释放，电流方向为从电容c24的正向留出经过负载后流回电容c24的负极.

当变压器tr17持续有电流通过后，电抗可近似为阻抗很低的导线，在电压稳定的条件下，根据欧姆定律，电流会趋于无限大最终烧毁电路，所以利用igbt和变压器线圈的两对交替工作的电路，在电流增加到允许值之后就切到另一条充电回路，既保证了充电电流，又保护了电路。

技术特征：

技术总结
一种往复运动节能控制电路，包括整流单元、节能控制单元和逆变单元，节能控制单元包括变压器、二极管、高速开关，变压器TR1的左侧线圈与高速开关T1串联构成线路1；变压器TR1的右侧线圈与高速开关T2串联构成线路2；线路1与线路2并联，一端连接电容C2与二极管D2负极之间，另一端连接于整流单元的负极；二极管D3的正极在变压器左侧线圈与T1之间与线路1相连，二极管D4正极在变压器右侧线圈与T2之间与线路2相连；二极管D3和二极管D4负极连接后，与二极管D1负极及电容C2正极相连；二极管D2负极与电容C2负极相连，二极管D2正极和二极管D1正极相连后，通过串联电感器L1最后连接整流单元的负极；优点是：节约制造成本，降低设备能耗，提高充电效率。

技术研发人员：马西庚;曲占庆;王旱祥;李兆敏;张永平;姚建青;齐涛;翟腾飞
受保护的技术使用者：山东爱特机电技术有限责任公司
技术研发日：2019.04.02
技术公布日：2019.06.14