CN202358785U

CN202358785U - 一种能量回收装置

Info

Publication number: CN202358785U
Application number: CN2011204511455U
Authority: CN
Inventors: 史洪涛
Original assignee: Beijing Shenghua Elevator Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Shenghua Elevator Group Co Ltd
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-15

Abstract

本实用新型公开了一种能量回收装置，包括变频器及其驱动的电机，所述装置还包括并联在直流母线两端的储能模块。当直流母线的电压值大于储能模块时对储能模块进行充电，同理，当直流母线电压值小于储能模块时，储能模块进行放电，如此循环，保持直流母线及储能模块上的电压平衡。更优地，所述装置还可包括以下模块：串联于直流母线的一端到储能模块之间的IGBT双向控制模块；串联于对应所述双向开关的直流母线的另一端到储能模块之间的电流传感器；并联于直流母线的两接线端的电压传感器；分别连接于所述电压、电流传感器和IGBT双向控制模块的逻辑控制模块。

Description

一种能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种能量回收装置，尤指一种用于电梯领域的带储能功能的能量回收装置。

背景技术

现在用变频器驱动永磁同步曳引机的电梯拖动方式已经非常普遍。电梯重载运行时，变频器驱动电机转动，大量消耗电网电力，当电梯轻载运行时，变频器驱动电机转动消耗电网电力很少。轻载运行时，永磁同步曳引机相当于发电状态，曳引机发出的电能回流到变频器的直流母线上，变频器没有储存能量的功能，这些回收的电能不但不能存储，还导致直流母线的直流电压泵升，给变频器的正常运行带来了一定的隐患，为了不使直流母线的直流电压过高，通常变频器装有放电电阻，当电压泵升到800V（视具体变频器型号而定），变频器自动接通放电电阻，将部分电能转化成热能释放到空气中，以保证变频器的功率器件不被击穿、烧毁。

通过放电电阻消耗的电能没有被利用起来，这是一种极大的浪费，在倡导环保节能的大背景下，应该想办法将浪费减少。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能量回收装置，将电梯轻载运行时产生的电能回收起来，在重载或紧急救援时再加以有效利用，从而节约宝贵的电能，减少浪费和污染。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种能量回收装置，包括变频器及其驱动的电机以及并联在变频器直流母线两端的储能模块。

当直流母线的电压值大于储能模块时对储能模块进行充电，同理，当直流母线电压值小于储能模块时，储能模块进行放电，如此循环，保持直流母线及储能模块上的电压平衡。

更优地，所述装置还包括串联在直流母线的一端到储能模块之间的双向开关，以及连接于所述双向开关，用于接收控制信号以控制双向开关的开关状态的逻辑控制模块。

所述装置还包括并联于直流母线两端的电压传感器，所述电压传感器连接于所述逻辑控制模块。

电压传感器用于检测直流母线两端的电压值，并反馈给逻辑控制模块，以控制双向开关的开关状态及方向。

所述装置还包括串联于对应所述双向开关的直流母线的另一端到储能模块之间的电流传感器，所述电流传感器连接于所述逻辑控制模块。

电流传感器用于检测储能模块充放电的电流情况，并反馈给逻辑控制模块，以控制双向开关的开关大小程度。

所述逻辑控制模块与电机控制系统相连，接收电机控制信号。

所述逻辑控制模块还与应急救援系统相连，接收应急救援信号。

逻辑控制模块接收电机控制信号，或电流、电压传感器信号，或应急救援信号，或是其他控制信号，对双向开关的开关状态及方向进行控制，从而实现储能模块的充放电。

所述双向开关为IGBT（绝缘栅双极型功率管）双向控制模块。

所述储能模块为电容。进一步地，所述电容为超级电容。

本实用新型通过一种带有储能功能的能量回收装置，解决了电机轻载运行时产生的电能的回收利用的问题，节约了资源，保护了环境；同时，所回收的电能储存于储能模块中，没有直接进入电网，减少了对电网的“污染”；另外，在电梯停电等紧急状况下，可通过所储存的电能驱动电梯的电机运转，从而使电梯到达安全的位置。

附图说明

图1是本实用新型能量回收装置示意图。

图2是本实用新型能量回收装置优选实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

本实用新型提供的能量回收装置，包括变频器及其驱动的电机以及并联在变频器直流母线两端的储能模块。

所述双向开关为IGBT双向控制模块。

所述储能模块为电容。进一步地，所述电容为超级电容。

如图1所示为本实用新型能量回收装置示意图，包括变频器及其驱动的电机、变频器放电电阻、变频器的直流母线3，1为三相输入，2为三相输出，所述装置还包括并联在直流母线上的储能模块。当直流母线3的电压值大于储能模块时对储能模块进行充电，同理，当直流母线电压值小于储能模块时，储能模块进行放电，如此循环，保持直流母线及储能模块上的电压平衡。

图2是本实用新型能量回收装置优选实施例示意图。在如图1所示的装置基础上，加入了以下模块：

IGBT双向控制模块，串联于直流母线的一端到储能模块之间；

电流传感器，串联于直流母线的另一端到储能模块之间；

电压传感器，并联于直流母线的两接线端；

逻辑控制模块，分别连接于所述电压、电流传感器和IGBT双向控制模块。传感器的采集信号输入到逻辑控制模块，逻辑控制模块根据采集信号控制IGBT 双向控制模块。

本实施例中储能模块为超级电容。

以一台安川L1000A变频器为例，直流母线的静态电压是577V，重载电压是540V，轻载时产生的泵升电压被放电电阻钳止在800V。

变频器静默状态下，电压传感器测得的电压是577V，逻辑控制回路关闭IGBT双向控制模块。

在实际应用中，由于电网环境等因素的不确定性，或不同的变频器静态电压的不同，或者是电机处于正常的工作状态，我们将此范围扩大至560V~650V，认为测得在此范围内的电压均属正常，储能模块既不需放电也不需充电，上述IGBT双向控制模块关闭。当然，以上范围只是本实施例中认为正常的电压范围，根据实际情况的不同，以上范围会有所变化。

电压传感器检测到电压大于650V时，逻辑控制模块判断是电梯轻载运行，打开向电容方向的IGBT模块单元，使电流流向电容，进行储能。电压传感器检测到电压小于560V时，逻辑控制模块判断是电梯重载运行，打开向变频器方向的IGBT模块单元，使电流流向变频器，驱动电梯运行，减少对电网电力的消耗。当电压传感器检测到电压在560V~650V之间时，逻辑控制模块不打开IGBT模块，说明电梯处于静默状态或正常工作状态。当电压传感器检测到电压小于330V时，逻辑控制模块判断电容放电驱动电梯转矩已经严重不足，关闭向变频器方向的IGBT模块单元。

电流传感器采集电流信号给逻辑控制模块，电流过大时，逻辑控制模块减小IGBT模块基极信号，进行限流。

当电容不能完全吸收回收的电能时，过多的电能仍然由放电电阻以内能形式释放到空气中，优先保障电梯设备的安全运行。

此系统因为回收的电能没有进入电网，对电网的“污染”极小。

此系统不但具有电能回收功能，还具有应急救援功能。由于超级电容的容值有几十法拉甚至几千法拉，储存电能的能力很强，足以独立驱动电梯运行一小段时间。当电网停电时，逻辑控制模块输入了应急救援信号4，逻辑控制模块打开电流流向变频器方向的IGBT模块单元，使电容中的电能直接驱动电梯运行到最近的层站，避免人员被困。

用电容作为储能模块代替了原来将其作为滤波稳压的中间电容之用。

超级电容（supercapacitor或ultracapacitor），容量比通常的电容器大得多。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。用超级电容作储能模块较电池有很大的优越性。由于电容是非电化学储能，没有电池的极化效应、记忆效应，充放电次数远远大于电池，且充放电曲线相对稳定；电池所用的材料大多有重金属，对环境污染严重，回收成本高，电容所用材料相对环保的多，回收成本低。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型功率管)，是集MOSFET型功率管的电压激励和达林顿GTR功率管大电流、低导通电阻特性为一体的复合功率器件，速度快，耐反压，低损耗，是高压开关功率部件的理想选择。与电流传感器组成负反馈，使此能量回收装置的输入、输出始终控制在正常承受范围内。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种能量回收装置，包括变频器及其驱动的电机，其特征在于，所述装置还包括并联在变频器直流母线两端的储能模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括串联于直流母线的一端到储能模块之间的双向开关；连接于所述双向开关，用于接收控制信号以控制双向开关的开关状态的逻辑控制模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括并联于直流母线两端的电压传感器，所述电压传感器连接于所述逻辑控制模块。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括串联于对应所述双向开关的直流母线的另一端到储能模块之间的电流传感器，所述电流传感器连接于所述逻辑控制模块。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括串联于对应所述双向开关的直流母线的另一端到储能模块之间的电流传感器，所述电流传感器连接于所述逻辑控制模块。

6.根据权利要求2~5任一项所述的装置，其特征在于，所述逻辑控制模块与电机控制系统相连。

7.根据权利要求2~5任一项所述的装置，其特征在于，所述逻辑控制模块与应急救援系统相连。

8.根据权利要求2~5任一项所述的装置，其特征在于，所述双向开关为IGBT双向控制模块。

9.根据权利要求1~5任一项所述的装置，其特征在于，所述储能模块为电容。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电容为超级电容。