带超级电容的起重机械节能智能控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种节能智能控制系统，具体涉及一种带超级电容的起重机械节能智能控制系统，用于对起重机械重物下降过程和运行机构制动过程中产生的能量进行储能回收。

背景技术：

起重机械是现代综合物流中的重要物料搬运和工业安装设备。起重机械重物下降过程和运行机构制动过程都会产生下降势能和制动能，此时起升电机对定子线圈励磁，使励磁磁场的旋转速度小于电子转子的旋转速度，电机便处在异步发电状态，如果能够采取有效措施回收这部分能量，并用于动力机构，将会节省较大的电能，具有重要的经济效益和社会效益。随着能源需求日益增长与资源匮乏、环境问题的矛盾加剧，节能减排已提高到国家经济发展的战略高度。

目前，大部分起重机械没有考虑能量回收，传统起重设备工作时，货物被提升，然后再下降，其下降运动靠机械势能驱动，不允许其自由下降，只能通过能耗电阻装置把多余的机械能消耗掉，造成巨大的浪费，同时也存在有一定的安全隐患。

虽然有些起重机上考虑到了能量回收，但传统的起重机节能方式为：加装辅助电机、油改电、发动机调速、变频调速、回馈电网、飞轮惯性储能、电池储能等，然而这些节能方式均存在着一些弊端：例如成本较高、节能效果差、污染环境等。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种可以有效回收能量，成本较低，节能效果明显，并且不会污染环境的带超级电容的起重机械节能智能控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带超级电容的起重机械节能智能控制系统，该控制系统与起重机械的起升电机相连，起升电机通过变频器与电网相连，所述变频器由整流器、逆变器组成，整流器和逆变器之间通过正母线、负母线相连，所述变频器的直流母线侧并联有一条支路，该支路上连有超级电容组和双向DC/DC转换器，超级电容组通过双向DC/DC转换器并联在变频器的直流母线侧，即连在整流器和逆变器之间的正母线和负母线上，该超级电容组与信号采集模块相连，信号采集模块将采集到的信号发送给PLC控制器中，PLC控制器控制双向DC/DC转换器的充放电工作，所述PLC控制器通过通讯模块与控制屏相连。

本实用新型的有益效果：

1、采用超级电容作为储能单元，与常规电容器不同，有相对较高的能量密度，也比传统电池功率密度大。它的充放电过程是物理过程，没有化学反应，因此性能稳定。超级电容还具有以下突出优势：充放电寿命可长达10万次以上；能提供超高的放电电流；可以在数十秒到数分钟内实现快速充电；适用温度范围广，在-40℃仍然可以使用；超级电容为物物理电源，具有无记忆效应、无污染、免维护的特点，超级电容所具有的超强脉冲充放电性能，符合起重机械瞬间的大功率要求，其削峰填谷的作用可以降低对供电系统变压器和线路的要求。

2、能够回收起重设备势能变化产生的再生能量充分利用回收的再生能量作为动力补给，能大大提高能源利用率。

3、在超级电容充放电过程中，通过信号采集模块实时采集超级电容组中每块电容的端电压、温度、充放电电流以及总电压，防止电容发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电容状况，挑选出有问题的电容，保持整租电容运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。

4、借助超级电容高能量密度和高功率密度以及快速充放电的技术特性，实现起重机械能量的高效可靠安全回收再利用，它采用超级电容作为能量存储单元，运用PLC控制来高效可靠地回收起重机械下降时产生的能量，从而提高高能耗的起重机械的能耗效率，节省大量的能耗开支费用，为国家的节能减排做贡献。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型带超级电容的起重机械节能智能控制系统的原理图。

图中：起升电机1、变频器2、整流器2.1、逆变器2.2、正母线2.3、负母线2.4、电网3、超级电容组4、双向DC/DC转换器5、信号采集模块6、PLC控制器7、通讯模块8、控制屏9。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，本实用新型涉及一种带超级电容的起重机械节能智能控制系统，该控制系统与起重机械的起升电机1相连，起重机械的起升电机1通常为三相异步电机，起升电机1通过变频器2与电网3相连，起升电机1通过电网3供电，所述变频器2主要由整流器2.1、逆变器2.2组成，整流器2.1和逆变器2.2之间通过正母线2.3、负母线2.4相连。

所述变频器2的直流母线侧并联有一条支路，该支路上连有超级电容组4和双向DC/DC转换器5，所述超级电容组4的电极为石墨烯制成，其能量密度和功率较大，从而减少了其体积，并且电压均衡，循环稳定，所述双向DC/DC转换器5是能够根据需要来调节能量双向传输的直流到直流的变换器，是一种双向升降压型转换器，它通过其中的逆变电路将直流电转换成交流电，再通过变压器调压后进入整流电路中转换成直流电，最后经过滤波器后输出到超级电容组4中进行储电；反向时则由超级电容组4放电到双向DC/DC转换器中。

超级电容组4通过双向DC/DC转换器5并联在变频器2的直流母线侧，即连在整流器2.1和逆变器2.2之间的正母线2.3和负母线2.4上，该超级电容组4与信号采集模块6相连，信号采集模块6用于采集超级电容组4中的电压、电流、温度等参数，信号采集模块6将采集到的信号发送给PLC控制器7中，使PLC控制器7控制双向DC/DC转换器5的充放电工作，所述PLC控制器7通过通讯模块8与控制屏9相连，这样便可以在控制屏9上看到超级电容组4中的电压、电流、温度等参数，并且远程进行操作控制。

这种带超级电容的起重机械节能智能控制系统，由于起重机械重物下降过程和运行机构制动过程都会产生下降势能和制动能，此时起升电机对定子线圈励磁，使励磁磁场的旋转速度小于电子转子的旋转速度，电机便处在异步发电状态，将电能回收到超级电容内。

在超级电容充放电过程中，通过信号采集模块实时采集超级电容组中每块电容的端电压、温度、充放电电流以及总电压，防止电容发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电容状况，挑选出有问题的电容，保持整组电容运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。

借助超级电容高能量密度和高功率密度以及快速充放电的技术特性，实现起重机械能量的高效可靠安全回收再利用，它采用超级电容作为能量存储单元，运用PLC控制来高效可靠地回收起重机械下降时产生的能量，从而提高高能耗的起重机械的能耗效率，节省大量的能耗开支费用，为国家的节能减排做贡献。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。