CN104444806A - 一种起重机势能回收循环利用双动力系统 - Google Patents

一种起重机势能回收循环利用双动力系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种起重机势能回收循环利用双动力系统，包括系统控制器、发电机组及发电机组控制器、EPS变频器及EPS变频器控制器、电池组及电池管理器；发电机组和市电通过第一联络开关与EPS变频器连接，EPS变频器通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接；电池组通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，电池组通过单向DC/AC变换器、辅助变压器与辅助用电设备连接；EPS变频器通过辅助变压器与辅助用电设备连接，EPS变频器与单向DC/AC变换器连接，EPS变频器和单向DC/AC变换器通过第二联络开关与辅助用电设备连接。本发明的起重机势能回收循环利用双动力系统提高了起重机的能源利用效率，降低了起重机的整体能耗，并减少了对环境的污染。

Description

一种起重机势能回收循环利用双动力系统
[技术领域]
本发明涉及一种工业机械的动力系统，具体涉及一种起重机势能回收循环利用双动力系统。
[背景技术]
伴随着世界经济的发展，工业生产及交通运输等对石油的依赖程度越来越高，随之而来的温室效应、生态恶化等环境问题日益突出，如何保持经济与环境和谐发展成为全球关注的焦点。我国单位GDP的能耗是美国的6倍，是日本的7倍,甚至是印度的2.8倍，大气环境污染严重，环境保护和二氧化碳排放面临巨大的压力，2020年我国碳排放的减排目标要达到2005年的40％～45％。我国在用的内燃式起重机械能源效率较低，利用率不足30％，内燃式起重机能量回收与利用关键技术开发与应用已被列入国家高技术研究发展计划(863计划)和国家科技支撑计划能源领域2014年度的重要研究课题。现有技术中以发电机组为动力的内燃式起重机能效较低的主要原因归纳如下：1、装机容量大：由于必须满足短时最高负荷需求，装机容量必须按最高需求功率设计——通常比静态功率大1倍，比实际作业平均功率大3倍；2、最佳输出功率不匹配：发电机组额定输出功率能源效率最佳，起重机工作时，要确保控制系统及工作机构的正常供电，柴油发电机组必须不间断在额定转速下运行，起重机在起升、下降、作业等候等不同工况下对功率需求不同，柴油发电机组需要实时调整输出功率使之与起重机的功率需求匹配，机无法恒定在额定输出功率下运行，能源效率低下；重载起升加速时，冒黑烟现象、废气污染严重；3、无势能回馈：货物下降及工作机构减速制动时，电机制动力矩产生大量能量，因无法储存，必须通过能耗电阻实时消耗掉。
[发明内容]
针对上述缺陷，本发明公开了一种起重机势能回收循环利用双动力系统，旨在提高起重机的能源利用效率，从而降低起重机的整体能耗，并减少对环境的污染。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
一种起重机势能回收循环利用双动力系统，包括系统控制器、发电机组及发电机组控制器、EPS变频器及EPS变频器控制器、电池组及电池管理器，所述发电机组控制器、EPS变频器控制器、电池管理器与所述系统控制器的控制端连接，系统控制器与起重机PLC连接；所述发电机组和市电接口通过第一联络开关与所述EPS变频器连接，所述EPS变频器通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接；所述电池组通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，所述电池组通过单向DC/AC变换器、辅助变压器与辅助用电设备连接；所述EPS变频器通过辅助变压器与起重机的辅助用电设备连接，EPS变频器与所述单向DC/AC变换器连接，所述EPS变频器和单向DC/AC变换器通过第二联络开关与辅助用电设备连接。
本发明的起重机势能回收循环利用双动力系统中，所述发电机组通过EPS变频器与电池组相连，在发电机组功率有盈余情况下可为电池组进行充电；所述发电机组通过辅助变压器与辅助供电设备相连，为辅助供电设备供电；所述电池组通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，为起重机的工作机构供电；电池组和发电机组可同时为工作机构供电，也可以单独为工作机构供电；同时工作机构制动回馈能量通过双向DC/AC变换器变换为可向电池组充电的电能存储到电池组中，在发电机组停机时，所述电池组通过单向DC/AC变换器、辅助变压器为辅助用电设备供电；起重机作业中，以电池组为主动力源为起重机提供动力；当电池组能量达到最低设定安全值时，系统自动启动发电机组，并控制发电机组以最佳能效输出功率为起重机提供动力，功率过剩时为电池组充电，电池组能量达到最高设定安全值时，系统自动关闭发电机组，即发电机组仅有最佳能效下运转或停止两种工况，提高了能源利用率；另在结构上减少了制动电阻片或降低了制动电阻功率；用电池组回收工作机构的制动能量；若作业现场条件允许，在起重机候工或待工时，可用市电为电池组充电；通过以上几点，降低了起重机的整体能耗、并减少了对环境的污染。
[附图说明]
图1为本发明实施例的结构示意图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的起重机势能回收循环利用双动力系统包括系统控制器1、发电机组7及发电机组控制器3、EPS变频器9及EPS变频器控制器4、电池组6及电池管理器5，所述发电机组控制器3、EPS变频器控制器4、电池管理器5与所述系统控制器1的控制端连接，系统控制器1与起重机PLC 2连接；所述发电机组7和市电8的接口通过第一联络开关与所述EPS变频器9连接，所述EPS变频器9通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接；所述电池组6通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，所述电池组6通过单向DC/AC变换器10、辅助变压器14与辅助用电设备18连接；所述EPS变频器9通过辅助变压器14与起重机的辅助用电设备18连接，EPS变频器9与所述单向DC/AC变换器10连接，所述EPS变频器9和单向DC/AC变换器10通过第二联络开关与辅助用电设备18连接；
本发明的起重机势能回收循环利用双动力系统中，所述发电机组7通过EPS变频器9与电池组6相连，在发电机组7的功率有盈余情况下可为电池组6进行充电；所述发电机组7通过辅助变压器14与辅助供电设备18相连，为辅助供电设备18供电；所述电池组6通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，为起重机的工作机构供电；电池组6和发电机组7可同时为工作机构供电，也可以单独为工作机构供电；同时工作机构制动回馈能量通过双向DC/AC变换器变换为可向电池组6充电的电能存储到电池组6中，在发电机组7停机时，所述电池组6通过EPS变频器9为辅助用电设备18供电；起重机作业中，以电池组6为主动力源为起重机提供动力；当电池组6的能量达到最低设定安全值时，启动发电机组3，并控制发电机组3以最佳能效输出功率为起重机提供动力，功率过剩时为电池组6充电，电池组6能量达到最高设定安全值时，关闭发电机组7，即发电机组仅有最佳能效下运转或停止两种工况，提高了能源利用率；另在结构上减少了制动电阻片或降低了制动电阻功率；用电池组6回收工作机构的制动能量；在码头条件允许情况下，起重机候工或待工时，可用市电为电池组6充电；通过以上几点，降低了起重机的整体能耗、并减少了对环境的污染；
本发明的起重机势能回收循环利用双动力系统具备以下几项功能特点：
1、起重机以电池组6为主动力源，功率输出与负载变化全程匹配，提高了能源利用率；
2、电池组6的能量在设定最高安全范围时，系统自动关闭发电机组7，起重机以全电动模式工作，尽可能缩短发电机组7运转的时间，降低油耗，从而减少了环境污染；
3、发电机组7一旦启动投入工作，便按发电机特性控制使其在最佳能效工况下输出功率，确保发电机效率最高；
4、实现了起重机工作机构的制动能量的回收并循环利用，既节能又可去除或减少制动电阻；
5、起重机候工时，系统自动关闭发电机组7，由电池组6为辅助供电设备19供电；候工或待工时，若作业现场条件允许，可用市电为电池组6充电。
作为优选，所述电池组6通过第一双向DC/AC变换器11与起重机第一工作机构15的驱动装置连接、通过第二双向DC/AC变换器12与起重机第二工作机构16的驱动装置连接、通过第三双向DC/AC变换器13与起重机第三工作机构17的驱动装置连接，以驱动起重机的各工作机构工作，同时便于回收各工作机构的制动能量。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种起重机势能回收循环利用双动力系统，其特征在于：包括系统控制器、发电机组及发电机组控制器、EPS变频器及EPS变频器控制器、电池组及电池管理器，所述发电机组控制器、EPS变频器控制器、电池管理器与所述系统控制器的控制端连接，系统控制器与起重机PLC连接；所述发电机组和市电接口通过第一联络开关与所述EPS变频器连接，所述EPS变频器通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接；所述电池组通过双向DC/AC变换器与起重机工作机构的驱动装置连接，所述电池组通过单向DC/AC变换器、辅助变压器与辅助用电设备连接；所述EPS变频器通过辅助变压器与起重机的辅助用电设备连接，EPS变频器与所述单向DC/AC变换器连接，所述EPS变频器和单向DC/AC变换器通过第二联络开关与辅助用电设备连接。
2.如权利要求1所述的起重机势能回收循环利用双动力系统，其特征在于：所述电池组通过第一双向DC/AC变换器与起重机第一工作机构的驱动装置连接、通过第二双向DC/AC变换器与起重机第二工作机构的驱动装置连接、通过第三双向DC/AC变换器与起重机第三工作机构的驱动装置连接。
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Effective date of registration: 20190104

Address after: 518000 Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China Merchants Street, Shuiwan Community Industrial Road No. 1, Yikumeng Workshop Building, Nanhai 914, 915

Patentee after: Haitong Kechuang (Shenzhen) Co., Ltd.

Address before: Room 818, 8th floor, Merchants Building, Shekou Merchants Road, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: SHENZHEN ANSHUN ENERGY SAVING TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD.

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