专利名称：一种伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及使用伺服电机驱动油泵作为主液压泵源的伺服液压驱动形式的 注塑机，它可将注塑机工作过程中由于伺服电机减速制动过程中消耗的电能储存起来，然 后再将此储存电能通过伺服控制器的直流母线回放到系统中再利用，从而达到节能的目 的。
背景技术：
随着社会的迅速发展，能源供需矛盾加剧，同时面临艰巨的节能减排任务，因而节 能产品成为人们需求的必然趋势，具有重要的社会意义。注塑机液压系统也在向节能方面 发展，注塑机液压系统控制从最初应用的异步电机驱动定量泵开始，经历变量泵/电子变 量泵的中间发展阶段，现今已过渡到批量使用伺服驱动液压系统。伺服驱动液压系统包括伺服永磁电机、伺服专用油泵、伺服控制器、制动电阻等。 根据压力/流量设定在特定条件下调整伺服永磁电机转速，闭环压力及流量值。因无多余 液压油溢流掉，从而有比较高的效率。伺服永磁电机在刹车及减速过程中，电机相当于发电 机作用，通过逆变模块向伺服控制器母线送电，当伺服控制器的母线电压(与三相整流后 的电压同一点)，高于一定值后，为了保护伺服控制元件，通过制动单元向制动电阻放电，制 动电阻发热(电能转换为热能)消耗多余的能量。此过程中一方面制动电阻发热消耗电 能，而另一方面为了保证伺服电箱温度(一般情况下制动电阻都安装在伺服电箱内)，又需 增加电风扇散热，同时要消耗系统电能，造成了双重浪费。
实用新型内容本实用新型要解决技术问题是提供针对注塑机液压驱动过程中伺服永磁电机在 刹车及减速过程中产生的能量，通过伺服驱动制动能源回收单元将此多余能量存储起来， 在注塑机其他动作过程中将其释放出来将此能量再利用的一种伺服驱动液压系统制动能 源再生利用装置。本实用新型在解决传统的伺服液压驱动注塑机在注塑机生产过程中，伺 服永磁电机在刹车及减速过程中产生能量，只能通过制动电阻让其转换成热量消耗造成能 源浪费的现象，可以在节能的伺服液压驱动注塑机消耗的电能基础上再节能达3-8%，大大 减少了能源的消耗与浪费。为解决上述技术问题，本实用新型一种伺服驱动液压系统制动能源再生利用装 置，包括伺服控制伺服永磁电机的伺服控制器，其中所述伺服控制器由整流模块、制动模 块、逆变模块、驱动制动电阻和伺服驱动制动回收单元构成，所述整流模块两相电源输出端 和逆变模块输入端间通过直流母线电路连接，经逆变模块逆变输出三相电源驱动伺服永磁 电机，所述伺服驱动制动回收单元和驱动制动电阻相并联后并入两相直流母线之间，所述 制动模块串设在驱动制动电阻的负极输出端。上述的伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，所述伺服驱动制动回收单元由 电容器、充电电阻、控制继电器及相应的控制线路串接组成。[0007]上述的伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，所述逆变模块为IGBT三相桥 式逆变器。本实用新型由于采用了上述技术方案，把伺服永磁电机在刹车及减速过程中产生 电能有效存贮起来，供后续运行使用，减少能量浪费，同时，能大大减少温控电扇的用量和 消耗，进一步减少能源的浪费。具体通过如下步骤实现①在注塑机伺服液压系统中增加伺 服驱动制动能源回收单元，此伺服驱动制动能源回收单元可以存储伺服永磁同步电机在刹 车制动过程中产生的电能，同时能够将此电能释放到注塑机的工作过程中；②从源头开始 处理，在直流母线上串入伺服驱动制动能源回收单元，以减少制动电阻消耗的能量；③制动 电阻和伺服驱动制动能源回收单元并联一起，用以消耗伺服驱动制动能源回收单元储存完 成后多余的电能，保护伺服驱动制动单元和伺服驱动系统。其中①所述在伺服液压系统注 塑机的伺服装置中增加驱动制动能源回收单元，存储伺服永磁同步电机在刹车制动过程中 产生的电能，同时将此电能释放到注塑机的其他动作中。以及③所述制动电阻和伺服驱动 制动能源回收单元并联一起，消耗伺服驱动制动能源回收单元储存完成后多余的电能，对 伺服驱动制动单元起保护作用均是此实用新型要求的特点。所述整流模块是利用电力半导体器件(二极管、晶闸管、IGBT等)的通断原理，将 输入的三相工频交流电源(50Hz或60Hz)变换成直流电。只有一个方向，不能把直流电逆 变为交流电。所述制动模块是当伺服永磁电机急剧减速及刹车过程中产生电能无法释放，从而 使母线电压远远大于整流电压，而设置的保护元件。制动模块设置一个制动电压，当电压高 于设定电压时，制动单元导通，电压回落到低于制动电压，制动单元断开。所述逆变模块把直流电源根据电机工作不同，变为频率、电压均可控制的三相交 流电供给电机，通常为IGBT三相桥式逆变器。所述伺服永磁电机是整个“伺服驱动液压系统制动能源再生利用技术”的执行机 构和制动电能的电能源，当伺服永磁电机在减速及刹车过程中，动能转变为电能，伺服永磁 电机向逆变模块送电，再通过逆变模块变为直流电存储在伺服驱动制动能源回收单元。所述制动电阻把电能转换变为热能消耗掉的执行元件，当伺服驱动制动能源回收 单元存储完足够的电能后，多余的电能通过制动电阻消耗掉，同样对伺服驱动制动能源回 收单元起保护作用。所述伺服驱动制动能源回收单元，从源头开始处理，在直流母线上串入。单元由电 容器、充电电阻、控制继电器及相应的控制线路组成，当伺服用磁电机在刹车及减速过程中 产生的能量高于某一数值，回收单元开始工作，将多余的能量储存在电容器内，当直流母线 电压回复到正常水平，回收单元储存的能量通过直流母线回放到系统中。伺服驱动制动能 源回收单元相当蓄电池，存储从伺服永磁电机转变来的制动电能并且使直流母线电压不会 高于制动电压，同时也为系统的动作提供所存储的电能。
下面将结合附图中的实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但不构成对本实 用新型的任何限制。图1本实用新型伺服驱动液压系统制动能源再生利用技术的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，包括 伺服控制伺服永磁电机4的伺服控制器，伺服控制器由整流模块1、制动模块2、逆变模块3、 驱动制动电阻5和伺服驱动制动回收单元6构成，整流模块1两相电源输出端和逆变模块 3输入端间通过直流母线电路连接，经逆变模块3逆变输出三相电源驱动伺服永磁电机4， 伺服驱动制动回收单元6和驱动制动电阻5相并联并入两相直流母线之间，制动模块2串 设在驱动制动电阻5的负极输出端；伺服驱动制动回收单元6由电容器、充电电阻、控制继 电器及相应的控制线路串接组成。本实用新型是将注塑机工作过程中消耗的多余电能通过伺服驱动制动能源回收 单元存储起来，然后将此电能作用于注塑机的其他运动上，形成循环利用，减少了能源的消
耗与浪费。本实用新型具体工作时如下伺服液压驱动注塑机运动过程中，首先系统的交流电能通过伺服驱动器的整流模 块1和逆变模块3转换不同频率三相交流电，带动伺服永磁同步电机4转动，通过伺服永磁 同步电机4的运动带动伺服液压专用泵7动作提供液压能，驱使注塑机运动。此过程中，伺 服液压驱动注塑机所需的压力与流量均由伺服永磁同步电机4带动伺服液压专用泵7提 供，当注塑机工作过程中需要压力流量降低或者停止时，伺服永磁同步电机4的速度就会 瞬间减速或者停止，由于速度的瞬间减小，此过程会产生一定的制动电能。此制动电能通过伺服控制器中的逆变模块3回流到直流母线，返回到伺服驱动制 动能源回收单元6，此时的母线电压已高于整流模块1输入的电压，整流模块1已不工作，当 伺服驱动制动能源回收单元6存储足够的制动电能后，如果还有多余的制动电能，此多余 的电能会通过与制动驱动制动能源回收单元6相连接的制动电阻5转换热能消耗掉，同时 与制动电阻5连接在一起制动模块2也能够充分保护好伺服驱动制动能源回收单元6，制动 模块2的作用是当伺服驱动器系统中的“ + ”电压值高于伺服驱动系统和伺服驱动制动能源 回收单元6的设定电压值时，制动模块2的开关就会连接，使系统的“ + ”极通过制动电阻5 和“_”极连通，降低系统电压到设定电压值以下。伺服驱动制动能源回收单元6完成存储电量后，伺服液压驱动注塑机进行下一个 动作时，首先释放伺服驱动制动能源回收单元6的电能。当电压低于整流模块输入的电压 时，才使用外部电能，驱动伺服电机4运动，这些电量又重新转换成注塑机系统所需要的压 力和流量，完成注塑机动作。同理，当注塑机工作过程中仍需要减速或停止动作时，伺服电机4在制动停止过 程中产生的动能重新转换为电能存储在伺服驱动制动能源回收单元6中，以完成下一个动 作。综上所述，本实用新型已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试， 从使用测试的效果看，可证明本实用新型能达到其所预期之目的，实用性价值乃毋庸置疑。 以上所举实施例仅用来方便举例说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限 制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内， 利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用
5新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。
权利要求一种伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，包括伺服永磁电机(4)的伺服控制器，其特征在于所述伺服控制器由整流模块(1)、制动模块(2)、逆变模块(3)、驱动制动电阻(5)和伺服驱动制动回收单元(6)构成，所述整流模块(1)两相直流电源输出端和逆变模块(3)输入端间通过直流母线电路连接，所述逆变模块(3)三相输出端电路连接伺服永磁电机(4)，所述伺服驱动制动回收单元(6)和驱动制动电阻(5)相并联并入两相直流母线之间，所述制动模块(2)串设在驱动制动电阻(5)的负极输出端。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，其特征在于所 述伺服驱动制动回收单元(6)由电容器、充电电阻、控制继电器及相应的控制线路串接组 成。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，其特征在于所 述逆变模块(3)为IGBT三相桥式逆变器。
专利摘要本实用新型涉及一种伺服驱动液压系统制动能源再生利用装置，包括伺服控制伺服永磁电机的伺服控制器，所述伺服控制器由整流模块、制动模块、逆变模块、驱动制动电阻和伺服驱动制动回收单元构成，所述整流模块两相电源输出端和逆变模块输入端间通过直流母线电路连接，经逆变模块逆变输出三相电源驱动伺服永磁电机，所述伺服驱动制动回收单元和驱动制动电阻相并联并入两相直流母线之间，所述制动模块串设在驱动制动电阻的负极输出端；本实用新型的针对注塑机液压驱动过程中伺服永磁电机在刹车及减速过程中产生的能量，通过伺服驱动制动能源回收单元将此多余能量存储起来，在注塑机其他动作过程中将其释放出来将此能量再利用的技术效果。
文档编号H02P6/24GK201623537SQ201020027070
公开日2010年11月3日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者伍耀华, 宋继沛, 李向东, 江永忠, 蔡国强, 陈志雄 申请人:东华机械有限公司