CN109861349A - 一种往复运动节能控制电路 - Google Patents
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Abstract
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，节能控制单元包括电感器、二极管、高速开关，电感器L2与高速开关K1串联构成线路1；电感器L3与高速开关K2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的正极在电感器L2与高速开关K1之间与线路1相连，二极管D4的正极在电感器L3与高速开关K2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；优点是：节约了制造成本，降低了设备能耗。
Description
技术领域
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。
发明内容
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电感器、二极管、高速开关，电感器L2与高速开关K1串联构成线路1；电感器L3与高速开关K2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的正极在电感器L2与高速开关K1之间与线路1相连，二极管D4的正极在电感器L3与高速开关K2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。
所述整流单元中的电容C1与二极管及电感器L2和电感器L3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单元电路电容C2与二极管D2之间，电容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支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。
附图说明
图1为本发明的电路连接图。
其中：1为电感器L1，2为二极管D1，3为二极管D2，4为电容C2，5为电容C1，6为电感器L2，7为电感器L3，8为二极管D3，9为二极管D4，10为高速开关K1，11为高速开关K2，12为逆变器。
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电感器、二极管、高速开关，电感器L2 6与高速开关K1 10串联构成线路1；电感器L3 7与高速开关K2 11串联构成线路2；线路1与线路2并联，一端连接电容C2 4与二极管D2 3负极之间，另一端连接于整流单元的负极；二极管D3 8的正极在电感器L2 6与高速开关K1 10之间与线路1相连，二极管D4 9的正极在电感器L3 7与高速开关K2 11之间与线路2相连； 二极管D3 8和二极管D4 9的负极连接后，与二极管D1（2）的负极以及电容C2 4的正极相连；二极管D2 3的负极与电容C2 4的负极相连，二极管D2 3的正极和二极管D1（2）的正极相连后，通过串联电感器L1 1最后连接到整流单元的负极。
所述整流单元中的电容C1 5与二极管及电感器L2 6和电感器L3 7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单元电路电容C2 4与二极管D2 3之间，电容C2 4是储存能量用的超级电容。
其中：电感器L1 1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12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D2 3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C2 4内，高速开关K1 10和高速开关K2 11高速交替导通，限制流过电感器L2 6或电感器L3 7的充电电流不至于过高，比如当高速开关K110导通，高速开关K2 11关断，电流通过高速开关K1 10和电感器L2 6流入电容C2 4，然后高速开关K1 10关断，高速开关K2 11导通，电流通过高速开关K2 11和电感器L3 7流入电容C24，同时电感器L2 6中残留的能量通过与二极管D3 8和电容C2 4构成的回路流入电容C2 4中储存，然后高速开关K2 11关断，高速开关K1 10又导通，电流又通过高速开关K1 10和电感器L2 6流入电容C2 4，同时电感器L3 7中残留的能量通过二极管D4 9和电容C2 4构成的回路流入电容C2 4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K1 10和高速开关K2 11都关断，能量从电容C2 4释放，电流方向为从电容C2 4的正向留出经过负载后流回电容C2 4的负极.
当电感器L2 6或电感器L3 7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和电抗器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。
Claims (3)
1.一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，其特征在于所述的节能控制单元包括电感器、二极管、高速开关（IGBT），电感器L2（6）与高速开关K1（10）串联构成线路1；电感器L3（7）与高速开关K2（11）串联构成线路2；线路1与线路2并联，一端连接电容C2（4）与二极管D2（3）负极之间，另一端连接于整流单元的负极；二极管D3（8）的正极在电感器L2（6）与高速开关K1（10）之间与线路1相连，二极管D4（9）的正极在电感器L3（7）与高速开关K2（11）之间与线路2相连； 二极管D3（8）和二极管D4（9）的负极连接后，与二极管D1（2）的负极以及电容C2（4）的正极相连；二极管D2（3）的负极与电容C2（4）的负极相连，二极管D2（3）的正极和二极管D1（2）的正极相连后，通过串联电感器L1（1）最后连接到整流单元的负极。
2.根据权利要求1所述的一种往复运动节能控制电路，其特征在于所述整流单元中的电容C1（5）与二极管及电感器L2（6）和电感器L3（7）的串联电路并联，改善输入的充电电流。
3.根据权利要求1所述的一种往复运动节能控制电路，其特征在于节能控制单元连接于整流单元电路电容C2（4）与二极管D2（3）之间，电容C2（4）是储存能量用的超级电容。
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