CN107379971A - 一种电机全电子再生制动能量回收系统 - Google Patents
一种电机全电子再生制动能量回收系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107379971A CN107379971A CN201710812975.8A CN201710812975A CN107379971A CN 107379971 A CN107379971 A CN 107379971A CN 201710812975 A CN201710812975 A CN 201710812975A CN 107379971 A CN107379971 A CN 107379971A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- motor
- storage
- signal
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 4
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ZCJJIQHVZCFSGZ-UHFFFAOYSA-N 2,8-bis(diphenylphosphoryl)dibenzothiophene Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C=C2C3=CC(=CC=C3SC2=CC=1)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)(=O)C1=CC=CC=C1 ZCJJIQHVZCFSGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000005183 dynamical system Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
- B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明涉及电力机车制动驱动控制技术领域，尤其是一种电机全电子再生制动能量回收系统，它包括电机、逆变电路、电源变换电路和储供电路以及调控电路，电源变换电路由换向开关和开关电源电路组成，换向开关用于切换逆变电路、储供电路与开关电源电路的对接状态；调控电路由信号检测电路A、B、C和微处理器组成，微处理器用于实时采集整车控制系统当前的控制信号及信号检测电路A、B、C反馈的电压、电流及频率信号，并实现对逆变电路和电源变换电路工作状态的实时控制；本发明控制结构简单、体积小、故障率低、安装调试方便，在实现对电机驱动和制动控制的同时，达到了对制动能量的回收利用和能量的高效转化，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力机车制动驱动控制技术领域，尤其是一种电机全电子再生制动能量回收系统。
背景技术
当前，电能作为清洁能源广泛运用于驱动各种电力机车，如纯电动汽车、混合动力车、燃料电池车、电力公交车、轨道列车、磁悬浮列车、电梯、起重机等。研究表明，电力机车的制动能量约占整车的动力系统驱动能量的31%-57%，对再生制动能量的回收及利用对于节约能源具有十分重要的意义。电力机车的制动能量至今还未得到完全开发与利用，制动能量的再生利用有利于能源的高效回收利用，可减少二氧化碳的排放，无噪音污染，达到节能环保的要求，并且无机械制动装置的消耗，也能取得可观的经济效益。
然而，当前常见的各种电力机车均不能实现对制动能量进行较好地回收利用，并且人们对电机制动能量回收的课题也展开了很多研究，但是其能量回收效果还是不够理想。
在专利号为ZL201610194055.X的专利文件中公开了“一种电机全电子再生制动能量回收系统”，该专利文件所述的技术方案在实现对电机驱动控制和无刹车片制动控制的同时，达到了对制动能量的回收利用，实现了机械能与电能之间的高效相互转化。然而，该电机全电子再生制动能量回收系统在对回收的能量进行交直流变换前，采用三相变压器对电机定子侧输入/出的交流电进行升/降压处理，并采用三组换向开关调控系统在制动/驱动状态下原、副线圈接线方式的切换，这种能量回收系统不仅接线繁琐、控制结构复杂、故障率高，而且由于电力机车正常行驶时，其发动机转速比较高，一般在1000～3500r/min，则相匹配的三相变压器的频率就比较低，从而三相变压器为了满足电机定子侧输入/出的交流电升/降压的需求，必须增大其体积，从而这也增大了整套能量回收系统的体积，不便于在电力机车中的安装使用。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有的电机全电子再生制动能量回收系统存在接线繁琐、控制结构复杂、故障率高，并且体积大，不便于在电力机车中的安装使用的问题，为此提供一种电机全电子再生制动能量回收系统。
本发明的具体方案是：一种电机全电子再生制动能量回收系统，包括电机、逆变电路、电源变换电路和储供电路以及调控电路，其特征是：
逆变电路用于在系统处于制动状态时，对电机输送至电源变换电路的电能进行整流处理，在系统处于驱动状态时，对电源变换电路输送至电机的电能进行逆变处理；
电源变换电路由换向开关和开关电源电路组成；换向开关用于切换逆变电路、储供电路与开关电源电路的对接状态，实现对开关电源电路能量变换状态的转换；开关电源电路由单相直流-交流变换电路、变压器、档位切换开关和整流电路组成；单相直流-交流变换电路用于将系统处于制动状态时从逆变电路输送过来的直流电源或系统处于驱动状态时从储供电路输送过来的直流电源换成频率和占空比可调节的交流电源；变压器用于将从单相直流-交流变换电路输送过来的交流电源进行升压处理；档位切换开关用于切换变压器的原、副线圈的匝数比，并以此改变变压器的输出电压；整流电路用于将从变压器输出的交流电源转换成直流电源，并在系统处于制动状态时，将直流电源输送至储供电路，在系统处于驱动状态时，将直流电源输送至逆变电路；
储供电路用于在系统处于制动状态时，存储电机通过逆变电路、电源变换电路反馈的电能，在系统处于驱动状态时，通过电源变换电路、逆变电路向电机输送电能；
调控电路由信号检测电路A、B、C和微处理器组成；信号检测电路A用于采集电机定子侧输入/出的电压、电流及频率信号；信号检测电路B用于采集逆变电路的直流输入/出侧的电压与电流信号；信号检测电路C用于采集储供电路输入/出的电压与电流信号；微处理器用于实时采集整车控制系统当前的控制信号及信号检测电路A、B、C反馈的电压、电流及频率信号，从而实现对逆变电路和电源变换电路中各个器件的开关状态的实时控制。
本发明中所述电机选用三相永磁电机或单相永磁电机；所述逆变电路选用三相逆变电路或单相逆变电路，逆变电路的每个桥臂均由带有反并联二极管的三极管、MOS管或IGBT管组成，每个桥臂上的三极管、MOS管或IGBT管的开关状态均由微处理器进行实时控制。
本发明中所述换向开关为双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关，换向开关中间的一组静止触头分别连接逆变电路直流侧的正极端和储供电路的正极端，换向开关两侧的两组动态触头通过导线交叉连接，并且其中一侧的一组动态触头分别连接单相直流-交流变换电路直流侧的正极输入端和整流电路直流侧的正极输出端；所述逆变电路直流侧的负极端、储供电路的负极端和单相直流-交流变换电路直流侧的负极输入端以及整流电路直流侧的负极输出端均接地。
本发明中所述单相直流-交流变换电路选用单相全桥逆变电路、单相半桥逆变电路、推挽式逆变电路；所述变压器选用高频变压器；所述整流电路选用全波整流电路、半波整流电路。
本发明中所述储供电路包括缓冲器和储供装置；缓冲器采用超级电容，作为电能临时存储的储能器，用于在系统处于制动状态时，快速存储电机从逆变电路和电源变换电路输送过来的电能，并将多余的电能向储供装置转移，在系统处于驱动状态时，可快速将存储的电能通过电源变换电路和逆变电路输送至电机，以驱动电机运行；储供装置选用磷酸铁锂电池组、聚合物锂电池组、铅酸电池组、镍氢电池组、锂电池组、太阳能电池组、燃料电池组或电网供电变换设备。
本发明中所述微处理器实时接收的整车控制系统当前的控制信号包括整车的车速信号和整车当前所处的前进模式、后退模式、驻车模式的信号以及整车上各个踏板的状态信号。
一种电力机车，其特征是：使用上述任意一项所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统。
本发明控制结构简单、安装调试方便、故障率低，通过采用开关电源电路配合换向开关，在直流侧实现了对系统制动状态与驱动状态电路接线方式的切换，并对直流电压进行升压处理，在实现对电机驱动控制和无刹车片制动控制的同时，达到了对制动能量的回收利用，实现了机械能与电能之间的高效相互转化，不仅大大缩小了能量回收系统的体积，便于安装使用，而且环保节能,无噪音污染，可广泛运用于纯电动汽车、混合动力车、燃料电池车、电力公交车、轨道列车、磁悬浮列车、电梯、起重机等电力机车，市场前景广阔。
附图说明
图1是本发明的控制结构框图；
图2是本发明的电气原理图；
图3是本发明的总控制流程图；
图4是本发明中电机制动过程子程序的控制流程图；
图5是本发明中电机驱动过程子程序的控制流程图。
图中：1—电机，2—逆变电路，3—换向开关，4—开关电源电路，4a—单相直流-交流变换电路，4b—变压器，4c—档位切换开关，4d—整流电路，5—储供电路，6—信号检测电路A，7—信号检测电路B，8—信号检测电路C，9—微处理器。
具体实施方式
实施例1
参见图1-2，一种电机全电子再生制动能量回收系统，包括电机1、逆变电路2、电源变换电路和储供电路5以及调控电路；
电机1选用三相永磁电机（也可为单相永磁电机）；
逆变电路2选用三相逆变电路，用于在系统处于制动状态时，对电机1输送至电源变换电路的电能进行整流处理，在系统处于驱动状态时，对电源变换电路输送至电机1的电能进行逆变处理；
电源变换电路由换向开关3和开关电源电路4组成；换向开关3用于切换逆变电路2、储供电路5与开关电源电路4的对接状态，实现对开关电源电路4能量变换状态的转换。
开关电源电路4由单相直流-交流变换电路4a、变压器4b、档位切换开关4c和整流电路4d组成；单相直流-交流变换电路4a选用单相全桥逆变电路，用于将系统处于制动状态时从逆变电路2输送过来的直流电源或系统处于驱动状态时从储供电路5输送过来的直流电源换成频率和占空比可调节的交流电源；变压器4b用于将从单相直流-交流变换电路4a输送过来的交流电源进行升压处理；档位切换开关4c用于切换变压器4b的原、副线圈的匝数比，并以此改变变压器4b的输出电压,其中在变压器4b的电压输出侧设有多个抽头，各个抽头通过档位切换开关4c与整流电路4d的交流输入侧相连接；整流电路4d采用单相桥式不可控整流电路，用于将从变压器4b输出的交流电源转换成直流电源。
所述换向开关3选用双刀双掷电子开关K1，双刀双掷电子开关K1有三组触头，分别为A-C、E-F、B-D；换向开关中间的一组静止触头E-F分别连接逆变电路2直流侧的正极端和储供电路5的正极端，换向开关两侧的两组动态触头（A-C、B-D）通过导线交叉连接，即触头A与D相连，触头B与C相连，并且其中一侧的一组动态触头B-D分别连接单相直流-交流变换电路4a直流侧的正极输入端和整流电路4d直流侧的正极输出端；所述逆变电路2直流侧的负极端、储供电路5的负极端和单相直流-交流变换电路4a直流侧的负极输入端以及整流电路4d直流侧的负极输出端均接地。
参见图2，在系统处于制动状态时，双刀双掷电子开关K1的刀头向下合闸，使得双刀双掷电子开关K1上静态触头E与动态触头B导通，同时静态触头F与动态触头D导通，此时电机1制动产生的能量通过逆变电路2的整流处理后，先由单相直流-交流变换电路4a将整流得到的直流电源逆变成频率和占空比可调节的交流电源，该交流电源经过变压器4b升压和整流电路4d的整流处理后，由储供电路5将电能储存起来。
当系统处于驱动状态时，双刀双掷电子开关K1的刀头向上合闸，使得双刀双掷电子开关K1上静态触头E与动态触头A导通，同时静态触头F与动态触头C导通，从而使得触头E与D相连，触头F与B相连，此时储供电路5输出直流电，并且该直流电源先由单相直流-交流变换电路4a逆变成频率和占空比可调节的交流电源，交流电源经过变压器4b升压和整流电路4d的整流处理后，由逆变电路2逆变成交流电输送至电机1的定子侧，以此来驱动电机1的运行。
调控电路由信号检测电路A6、信号检测电路B7、信号检测电路C8和微处理器9组成；信号检测电路A6用于采集电机1定子侧输入/出的电压、电流及频率信号；信号检测电路B7用于采集逆变电路2的直流输入/出侧的电压与电流信号；信号检测电路C8用于采集储供电路5输入/出的电压与电流信号；微处理器9用于实时采集整车控制系统当前的控制信号及信号检测电路A6、信号检测电路B7、信号检测电路C8反馈的电压、电流及频率信号，从而实现对逆变电路2和电源变换电路中各个器件的开关状态的实时控制。
本实施例中所述逆变电路2由三个单相半桥逆变电路组成，每个单相半桥逆变电路具有两个桥臂，每个桥臂均由带有反并联二极管的三极管、MOS管或IGBT管组成，每个桥臂上的三极管、MOS管或IGBT管的开关状态均由微处理器9进行实时控制。
参见图2，本实施例中所述储供电路5包括缓冲器C和储供装置E；缓冲器C采用超级电容，作为电能临时存储的储能器，用于在系统处于制动状态时，可快速存储电机1从逆变电路2和电源变换电路输送过来的电能，并将多余的电能向储供装置E转移，在系统处于驱动状态时，将快速将存储的电能通过电源变换电路和逆变电路2输送至电机1，以驱动电机1运行；储供装置E选用磷酸铁锂电池组、聚合物锂电池组、铅酸电池组、镍氢电池组、锂电池组、太阳能电池组、燃料电池组或电网供电变换设备。
本实施例中所述微处理器9实时接收的整车控制系统当前的控制信号包括整车的车速信号和整车当前所处的前进模式、后退模式、驻车模式的信号以及整车上各个踏板的状态信号。
本发明的具体工作过程如下：
当系统处于驱动状态而驱动电机运行时，储供电路5处于放电状态，由微处理器9控制换向开关3的切换状态使电源变换电路处于放电状态，从而使得从储供电路5输出的电能能够驱动电机1工作；在此过程中，由微处理器9控制逆变电路2和单相直流-交流变换电路4a中各个器件的开关状态（微处理器9控制逆变电路2和单相直流-交流变换电路4a相应桥臂上的三极管、MOS管或IGBT管作周期性地开启与关断）及档位切换开关4c的状态，从而将来自储供电路5的直流电转换为三相交流电，并将三相交流电输送至电机1；与此同时，由信号检测电路A6和信号检测电路B7向微处理器9反馈的电压与电流信号表征为档位切换开关4c当前的档位状态，然后由微处理器9判断应该选择哪个档位，从而以此控制变压器4b实现不同比例的升压，进而向电机1的定子侧输送相应的电压、电流，以此来驱动电机1的运行，在此过程中，微处理器9根据档位切换开关4c当前的档位状态，对单相直流-交流变换电路4a所输出的交流电的占空比进行实时调节，以确保系统自动通过档位切换开关4c可以顺利地完成档位的切换；
当系统处于制动状态时，由微处理器9控制电源变换电路中充电状态和放电状态之间的切换选择，具体控制操作如下：
(1)当电源变换电路处于放电状态时，微处理器9控制换向开关3和单相直流-交流变换电路4a中各个器件的开关状态及档位切换开关4c的状态使得电源变换电路输出的电能能够驱动电机1转动；在此工作过程中，由微处理器9控制逆变电路2中各个器件的开关状态，将来自电源变换电路的直流电转换为三相交流电，并将三相交流电输送至电机1的定子侧，以此来驱动电机的运行；同时，信号检测电路A6和信号检测电路B7向微处理器9反馈的电压与电流信号以表征档位切换开关当前的档位状态，然后由微处理器9判断应该选择哪个档位，从而以此控制变压器4b实现不同比例的升压，进而向电机1的定子侧输送相应的电压、电流，期间信号检测电路A6和信号检测电路B7始终由微处理器9监控，从而实现对电机1转动的控制；
(2)当电源变换电路处于充电状态时，微处理器9控制换向开关3使得电机1制动时产生的能量能够转换为电能储存在储供电路5中，在此过程中，由微处理器9控制逆变电路2中各个器件的开关状态和电源变换电路中各个器件的开关状态以及档位切换开关的状态，从而将从电机1输送过来的三相交流电，由逆变电路转换为直流电后经电源变换电路进行升压处理后储存在储供电路5中。
上述两种状态会通过微处理器9的算法来选择切换，从而实现了在制动的过程中，将电机1的机械能存在储供电路5中，达到了节能的目的。
参见图3，在图3中给出了电机运行过程中驱动与制动的总控制流程。首先，整车控制系统在向微处理器9输入当前车速、前进、驻车、后退、驱动量、制动量等信息时，系统将这些信息结合电机当前的行驶状况发出指令，当输入信息为驻车信号时，此时系统进入驻车过程子程序；当输入信息为无驻车信号的但只有制动量时，根据给定的制动量制动；当输入信息为无驻车信号但有前进信号时，若此时电机速度V<0,则采取紧急制动，此时制动量为最大值；当输入信息为无驻车信号但有后退信号时，若此时电机速度V>0，采取紧急制动，制动量为最大值；若输入信息中无驻车信号但有驱动量和制动量同时为0时，系统将给定一定制动量制动，当电机处于无驻车信号但有制动信号时，系统进入电机制动过程子程序，根据给定制动量，当前车速并加历史量通过PID算法计算出实际的电子档位及PWM值并实施；若无驻车信号但输入驱动量不为0而制动量为0时，根据给定的是前进还是后退信号，启用前进或者后退模式，若无驻车信号但当前速度小于给定驱动量速度时，电机继续增加驱动，当速度大于给定驱动量速度时，电机将算出给定制动量并开始制动，从而达到与给定的驱动量速度相等，系统进入电机驱动过程子程序，根据给定驱动量，将车速并加历史量通过PID算法计算出实际的电子档位及PWM值并实施。
参见图4，在图4中给出了电机在制动过程中的具体控制流程。当微处理器计算出电机的制动量后，读取当前车速和历史量，由驱动量电流根据缓冲器电压、反电动势及升压比算出档位及PWM值，微处理器实施升压1档、2档、3档、4档等以及下组短路法和驻车制动这几种模式，启动占空比，判断当前车速是否为0，若为0，启动驻车模式。
参见图5，在图5中给出了电机在驱动过程中的具体控制流程。当微处理器计算出电机的驱动量后，读取当前车速和历史量，根据PID算法算出驱动量电流，驱动量电流根据缓冲器电压、反电动势及升压比算出档位及PWM值，系统实施降压1档、升压1档、2档、3档、4档等这几种模式，然后启动占空比，开始驱动。
实施例2
本实施例给出一种电力机车，该电力机车使用实施例1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，并且电力机车包括纯电动汽车、混合动力车、燃料电池车、电力公交车、轨道列车、磁悬浮列车、电梯、起重机等。
Claims (7)
1.一种电机全电子再生制动能量回收系统，包括电机、逆变电路、电源变换电路和储供电路以及调控电路，其特征是：
逆变电路用于在系统处于制动状态时，对电机输送至电源变换电路的电能进行整流处理，在系统处于驱动状态时，对电源变换电路输送至电机的电能进行逆变处理；
电源变换电路由换向开关和开关电源电路组成；换向开关用于切换逆变电路、储供电路与开关电源电路的对接状态，实现对开关电源电路能量变换状态的转换；开关电源电路由单相直流-交流变换电路、变压器、档位切换开关和整流电路组成；单相直流-交流变换电路用于将系统处于制动状态时从逆变电路输送过来的直流电源或系统处于驱动状态时从储供电路输送过来的直流电源换成频率和占空比可调节的交流电源；变压器用于将从单相直流-交流变换电路输送过来的交流电源进行升压处理；档位切换开关用于切换变压器的原、副线圈的匝数比，并以此改变变压器的输出电压；整流电路用于将从变压器输出的交流电源转换成直流电源，并在系统处于制动状态时，将直流电源输送至储供电路，在系统处于驱动状态时，将直流电源输送至逆变电路；
储供电路用于在系统处于制动状态时，存储电机通过逆变电路、电源变换电路反馈的电能，在系统处于驱动状态时，通过电源变换电路、逆变电路向电机输送电能；
调控电路由信号检测电路A、B、C和微处理器组成；信号检测电路A用于采集电机定子侧输入/出的电压、电流及频率信号；信号检测电路B用于采集逆变电路的直流输入/出侧的电压与电流信号；信号检测电路C用于采集储供电路输入/出的电压与电流信号；微处理器用于实时采集整车控制系统当前的控制信号及信号检测电路A、B、C反馈的电压、电流及频率信号，从而实现对逆变电路和电源变换电路中各个器件的开关状态的实时控制。
2.根据权利要求1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，其特征是：所述电机选用三相永磁电机或单相永磁电机；所述逆变电路选用三相逆变电路或单相逆变电路，逆变电路的每个桥臂均由带有反并联二极管的三极管、MOS管或IGBT管组成，每个桥臂上的三极管、MOS管或IGBT管的开关状态均由微处理器进行实时控制。
3.根据权利要求1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，其特征是：所述换向开关为双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关，换向开关中间的一组静止触头分别连接逆变电路直流侧的正极端和储供电路的正极端，换向开关两侧的两组动态触头通过导线交叉连接，并且其中一侧的一组动态触头分别连接单相直流-交流变换电路直流侧的正极输入端和整流电路直流侧的正极输出端；所述逆变电路直流侧的负极端、储供电路的负极端和单相直流-交流变换电路直流侧的负极输入端以及整流电路直流侧的负极输出端均接地。
4.根据权利要求1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，其特征是：所述单相直流-交流变换电路选用单相全桥逆变电路、单相半桥逆变电路、推挽式逆变电路；所述变压器选用高频变压器；所述整流电路选用全波整流电路、半波整流电路。
5.根据权利要求1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，其特征是：所述储供电路包括缓冲器和储供装置；缓冲器采用超级电容，作为电能临时存储的储能器，用于在系统处于制动状态时，快速存储电机从逆变电路和电源变换电路输送过来的电能，并将多余的电能向储供装置转移，在系统处于驱动状态时，可快速将存储的电能通过电源变换电路和逆变电路输送至电机，以驱动电机运行；储供装置选用磷酸铁锂电池组、聚合物锂电池组、铅酸电池组、镍氢电池组、锂电池组、太阳能电池组、燃料电池组或电网供电变换设备。
6.根据权利要求1所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统，其特征是：所述微处理器实时接收的整车控制系统当前的控制信号包括整车的车速信号和整车当前所处的前进模式、后退模式、驻车模式的信号以及整车上各个踏板的状态信号。
7.一种电力机车，其特征是：使用上述权利要求1至6中任意一项权利要求所述的一种电机全电子再生制动能量回收系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710812975.8A CN107379971B (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710812975.8A CN107379971B (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107379971A true CN107379971A (zh) | 2017-11-24 |
| CN107379971B CN107379971B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=60351515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710812975.8A Expired - Fee Related CN107379971B (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107379971B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110417107A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 上海海事大学 | 光伏混合动力龙门起重机的能量管理系统和管理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102549873A (zh) * | 2009-07-16 | 2012-07-04 | 美国通控集团公司 | 智能可扩展型电力逆变器 |
| CN103765721A (zh) * | 2011-09-08 | 2014-04-30 | 日立车辆能源株式会社 | 电池系统监视装置 |
| CN105128677A (zh) * | 2009-02-27 | 2015-12-09 | 株式会社日立制作所 | 电池监视装置 |
| CN105751902A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-13 | 湖北师范学院 | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 |
-
2017
- 2017-09-11 CN CN201710812975.8A patent/CN107379971B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105128677A (zh) * | 2009-02-27 | 2015-12-09 | 株式会社日立制作所 | 电池监视装置 |
| CN102549873A (zh) * | 2009-07-16 | 2012-07-04 | 美国通控集团公司 | 智能可扩展型电力逆变器 |
| CN103765721A (zh) * | 2011-09-08 | 2014-04-30 | 日立车辆能源株式会社 | 电池系统监视装置 |
| CN105751902A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-13 | 湖北师范学院 | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110417107A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 上海海事大学 | 光伏混合动力龙门起重机的能量管理系统和管理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107379971B (zh) | 2023-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105751902B (zh) | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 | |
| CN101499673B (zh) | 一种用于电动汽车的具有补偿充电的多功能一体化充电机 | |
| CN110834550A (zh) | 车辆交流电传动系统 | |
| CN104691343A (zh) | 基于大功率逆变器的电力机车制动系统 | |
| WO2020143190A1 (zh) | 一种短定子磁浮列车四轨供电控制系统 | |
| CN104527960A (zh) | 船舶制动能量控制系统及能量控制方法 | |
| CN103178590A (zh) | 用于电力驱动汽车的插电式电池充电装置及其使用方法 | |
| JP4827679B2 (ja) | 鉄道車両のバッテリ用充放電装置 | |
| CN105790317B (zh) | 一种适用于多种电源供电的轨道交通车辆主电路 | |
| CN113602115B (zh) | 一种计及二次功率纹波抑制的电动汽车集成充电系统 | |
| CN107733055A (zh) | 一种用于油‑‑电混合动力机车车载动力电池的充电系统 | |
| He et al. | On a battery/supercapacitor powered SRM drive for EV with integrated on-board charger | |
| CN205311365U (zh) | 一种列车过分相能量再利用装置 | |
| CN105501076A (zh) | 一种列车过分相能量再利用装置和方法 | |
| CN107379971A (zh) | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 | |
| CN205468584U (zh) | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 | |
| CN207173314U (zh) | 一种电机全电子再生制动能量回收系统 | |
| CN207426788U (zh) | 一种用于油--电混合动力机车车载动力电池的充电系统 | |
| CN207535708U (zh) | 一种可实现动车组应急走行的新型辅助供电系统 | |
| CN203071823U (zh) | 基于功率单元并联的级联式高压变频器 | |
| CN205500478U (zh) | 一种风光节能电梯控制装置 | |
| CN201390606Y (zh) | 轮胎式集装箱龙门起重机车载转场装置 | |
| WO2020143188A1 (zh) | 一种短定子列车三轨供电控制系统 | |
| CN209700447U (zh) | 一种短定子列车三轨供电构造 | |
| CN209381844U (zh) | 一种电气化铁路列车三相供电构造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20230407 |