CN203267809U

CN203267809U - 一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统

Info

Publication number: CN203267809U
Application number: CN2013203089573U
Authority: CN
Inventors: 刘永森; 高金文; 李金玲; 李跃民
Original assignee: Broad Ocean EV Technology Co Ltd
Current assignee: Broad Ocean EV Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，包括电机运行主回路和辅助电池供电回路，其中：电机运行主回路包括永磁同步电机、主控制器、逆变器、充电电容、供电电网、主继电器和充电继电器，辅助电池供电回路包括汽车电池和第三继电器，它还包括电阻释放回路，电阻释放回路包括第七IGBT开关、第八IGBT开关、电感、第二电阻和释放继电器，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器和充电继电器断开，第七IGBT开关打开，释放继电器闭合，使从逆变器回流到正输出端的制动电能流回汽车电池，该结构简单、使用安全可靠，充分利用制动电能，符合绿色节能的社会需求。

Description

一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统

技术领域：

本实用新型涉及一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统。

背景技术：

如图1所示，现有的的永磁同步电机无轨电车控制系统，包括电机运行主回路、辅助电池供电回路和电阻释放回路，其中：

电机运行主回路包括永磁同步电机、主控制器、逆变器、充电电容、供电电网、主继电器（K2）和充电继电器（K1），充电电容两端分别连接供电电网和地（GND），主继电器（K2）连接在供电电网的输出端（A）和充电电容之间，在主继电器（K2）的两端并联连接充电继电器（K1），充电电容的一端形成供电电网正输出端（OUT+）；

辅助电池供电回路包括汽车电池和第三继电器（K3），汽车电池的正输出端（B）通过第三继电器（K3）连接在供电电网的输出端（A）；

电阻释放回路包括IGBT开关（Q7）、发热电阻（Rt）和释放继电器（Kt），发热电阻（Rt）和释放继电器（Kt）串联后一端与IGBT开关（Q7）的发射极连接，另一端接地（GND），IGBT开关（Q7）的集电极与正输出端（OUT+）连接，IGBT开关（Q7）的基极连接主控制器；

永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器（K2）和充电继电器（K1）断开，IGBT开关（Q7）打开，释放继电器（Kt）闭合，从逆变器回流到正输出端（OUT+）的制动电能通过IGBT开关（Q7）和发热电阻（Rt）以电热的方式消耗制动电能，永磁同步电机的制动电能没有得到充分利用，在以绿色节能为主题同时新能源技术快速发展的今天，这种通过电阻释放电能的方式显然是对资源的一种严重浪费。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，该结构简单、使用安全可靠，充分利用制动电能，符合绿色节能的社会需求。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，包括电机运行主回路和辅助电池供电回路，其中：

电机运行主回路包括永磁同步电机、主控制器、逆变器、充电电容、供电电网、主继电器和充电继电器，充电电容两端分别连接供电电网和地，主继电器连接在供电电网的输出端和充电电容之间，在主继电器的两端并联连接充电继电器，充电电容的一端形成供电电网正输出端，主控制器控制充电继电器和主继电器的通断并检测正输出端的电压高低;

辅助电池供电回路包括汽车电池和第三继电器，汽车电池的正输出端通过第三继电器连接在供电电网的输出端，第三继电器受主控制器控制;

电阻释放回路包括第七IGBT开关、第八IGBT开关、电感、第二电阻和释放继电器，第七IGBT开关、第八IGBT开关和释放继电器受主控制器控制，第七IGBT开关的集电极与正输出端连接，第七IGBT开关的发射极与第八IGBT开关的集电极连接，第八IGBT开关的发射极接地，第七IGBT开关的基极和第八IGBT开关的基极与主控制器连接，电感、第二电阻和释放继电器串联连接后一端连接在第三继电器的一端，另一端通过释放继电器连接在第七IGBT开关的发射极与第八IGBT开关的集电极之间，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器和充电继电器断开，第七IGBT开关打开，释放继电器闭合，从逆变器回流到正输出端的制动电能通过第七IGBT开关、释放继电器、第二电阻、电感和第三继电器流回汽车电池。

上述所述的充电继电器与第一电阻串联后一起并联在主继电器的两端。

上述所述的供电电网的输出端与主继电器之间连接限流保护闸，当供电电网电流超过额定值，限流保护闸将会延时断开。

上述所述的供电电网的输出端连接第一二极管的正接线端，第一二极管的负接线端通过限流保护闸与主继电器连接。

上述所述的第三继电器的一端连接第二二极管的正接线端，第二二极管的负接线端连接在第一二极管与限流保护闸之间。

上述所述的永磁同步电机制动结束时，主控制器控制第七IGBT开关断开，打开第八IGBT开关，第八IGBT开关、释放继电器、第二电阻、电感、第三继电器、汽车电池和地形成回路，存储在电感的制动电能通过第二电阻往外释放。

上述所述的主控制器包括接口卡、主控单元及IGBT驱动和旋转变压器，旋转变压器检测永磁同步电机的电机转子位置信息并将该信号送到主控单元及IGBT驱动处理，逆变器包括多组IGBT开关。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：1）电阻释放回路包括第七IGBT开关、第八IGBT开关、电感、第二电阻和释放继电器，第七IGBT开关、第八IGBT开关和释放继电器受主控制器控制，电感和第二电阻串联连接后一端连接在第三继电器的一端，另一端通过释放继电器连接在第七IGBT开关的发射极与第八IGBT开关的集电极之间，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器和充电继电器断开，第七IGBT开关打开，释放继电器闭合，从逆变器回流到正输出端的制动电能通过第七IGBT开关、释放继电器、第二电阻、电感和第三继电器流回汽车电池，同时电感和第二电阻形成BUCK降压电路，当永磁同步电机制动时，使D点的电压控制在一定的范围之内，进而可以安全地向汽车电池充电，该结构简单、使用安全可靠、充分利用制动电能，减小能源的浪费，符合绿色节能的社会需求；2）供电电网的输出端与主继电器之间连接限流保护闸，当供电电网电流超过额定值，限流保护闸将会延时断开，有效保护永磁同步电机无轨电车控制系统，避免永磁同步电机无轨电车控制系统因电流过大损坏，提高永磁同步电机无轨电车控制系统的可靠性和安全性能；3）供电电网的输出端连接第一二极管的正接线端，第一二极管的负接线端通过限流保护闸与主继电器连接，第三继电器的一端连接第二二极管的正接线端，第二二极管的负接线端连接在第一二极管与限流保护闸之间，永磁同步电机制动时，第一二极管可以避免从逆变器回流到正输出端的制动电能对供电电网进行冲击，第二二极管可以避免供电电网对汽车电池进行冲击，有效提高永磁同步电机无轨电车控制系统的可靠性和安全性，延长永磁同步电机无轨电车控制系统的使用寿命。

附图说明：

图1 是现有永磁同步电机无轨电车控制系统的电路原理图。

图2 是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图2所示，本实用新型是本实用新型是一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，包括电机运行主回路和辅助电池供电回路，电机运行主回路包括永磁同步电机、主控制器、逆变器、充电电容、供电电网、主继电器K2和充电继电器K1，充电电容两端分别连接供电电网和地GND，主继电器K2连接在供电电网的输出端A和充电电容之间，在主继电器K2的两端并联连接充电继电器K1，充电电容的一端形成供电电网正输出端OUT+，主控制器控制充电继电器K1和主继电器K2的通断并检测正输出端OUT+的电压高低，在正输出端OUT+和地GND之间连接逆变器，启动前，主控制器控制充电继电器K1闭合为充电电容充电，当充电电容正输出端OUT+达到额定值后，主控制器控制充电继电器K1断开，主继电器K2闭合，供电电网为逆变器、永磁同步电机供电，主控制器检测永磁同步电机的运行信号并向逆变器输出控制信号，逆变器驱动永磁同步电机运行；

辅助电池供电回路包括汽车电池和第三继电器K3，汽车电池的正输出端B通过第三继电器K3连接在供电电网的输出端A，第三继电器K3受主控制器控制，当供电电网断电时，主控制器检测正输出端OUT+的电压低于预定值，主控制器控制第三继电器K3闭合，使汽车电池为逆变器、永磁同步电机供电；

电阻释放回路包括第七IGBT开关Q7、第八IGBT开关Q8、电感L、第二电阻R2和释放继电器Kt，第七IGBT开关Q7、第八IGBT开关Q8和释放继电器Kt受主控制器控制，第七IGBT开关Q7的集电极与正输出端OUT+连接，第七IGBT开关Q7的发射极与第八IGBT开关Q8的集电极连接，第八IGBT开关Q8的发射极接地GND，第七IGBT开关Q7的基极和第八IGBT开关Q8的基极与主控制器连接，电感L、第二电阻R2和释放继电器Kt串联连接后一端连接在第三继电器K3的一端C，另一端通过释放继电器Kt连接在第七IGBT开关Q7的发射极与第八IGBT开关Q8的集电极之间，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器K2和充电继电器K1断开，第七IGBT开关Q7打开，释放继电器Kt闭合，从逆变器回流到正输出端OUT+的制动电能通过第七IGBT开关Q7、释放继电器Kt、第二电阻R2、电感L和第三继电器K3流回汽车电池。

充电继电器K1与第一电阻R1串联后一起并联在主继电器K2的两端。

在供电电网的输出端A与主继电器K2之间连接限流保护闸，当供电电网电流超过额定值，限流保护闸将会延时断开。

在供电电网的输出端A连接第一二极管D1的正接线端，第一二极管D1的负接线端通过限流保护闸与主继电器K2连接。

在第三继电器K3的一端C连接第二二极管D2的正接线端，第二二极管D2的负接线端连接在第一二极管D1与限流保护闸之间。

当永磁同步电机制动结束时，主控制器控制第七IGBT开关Q7断开，打开第八IGBT开关Q8，第八IGBT开关Q8、释放继电器Kt、第二电阻R2、电感L、第三继电器K3、汽车电池和地GND形成回路，存储在电感L的制动电能通过第二电阻R2往外释放。

主控制器包括接口卡、主控单元及IGBT驱动和旋转变压器X，旋转变压器X检测永磁同步电机的电机转子位置信息并将该信号送到主控单元及IGBT驱动处理，逆变器包括多组IGBT开关。

充电电容包括第一电容C1和第二电容C2。

踩下制动踏板后释放继电器Kt闭合。

充电继电器K1、主继电器K2、第三继电器K3和释放继电器Kt都受主控制器控制。

本实用新型的原理是：在电机运行主回路和辅助电池供电回路的基础上增加一个电阻释放回路，电阻释放回路包括第七IGBT开关Q7、第八IGBT开关Q8、电感L、第二电阻R2和释放继电器Kt，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器K2和充电继电器K1断开，第七IGBT开关Q7打开，释放继电器Kt闭合，从逆变器回流到正输出端OUT+的制动电能通过第七IGBT开关Q7、释放继电器Kt、第二电阻R2、电感L和第三继电器K3流回汽车电池，该结构简单、使用安全可靠、充分利用制动电能，减小能源的浪费，符合绿色节能的社会需求。

Claims

1.一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，包括电机运行主回路和辅助电池供电回路，其中：

电机运行主回路包括永磁同步电机、主控制器、逆变器、充电电容、供电电网、主继电器（K2）和充电继电器（K1），充电电容两端分别连接供电电网和地（GND），主继电器（K2）连接在供电电网的输出端（A）和充电电容之间，在主继电器（K2）的两端并联连接充电继电器（K1），充电电容的一端形成供电电网正输出端（OUT+），主控制器控制充电继电器（K1）和主继电器（K2）的通断并检测正输出端（OUT+）的电压高低;

辅助电池供电回路包括汽车电池和第三继电器（K3），汽车电池的正输出端（B）通过第三继电器（K3）连接在供电电网的输出端（A），第三继电器（K3）受主控制器控制;

其特征在于：它还包括电阻释放回路，所述的电阻释放回路包括第七IGBT开关（Q7）、第八IGBT开关（Q8）、电感（L）、第二电阻（R2）和释放继电器（Kt），第七IGBT开关（Q7）、第八IGBT开关（Q8）和释放继电器（Kt）受主控制器控制，第七IGBT开关（Q7）的集电极与正输出端（OUT+）连接，第七IGBT开关（Q7）的发射极与第八IGBT开关（Q8）的集电极连接，第八IGBT开关（Q8）的发射极接地（GND），第七IGBT开关（Q7）的基极和第八IGBT开关（Q8）的基极与主控制器连接，电感（L）、第二电阻（R2）和释放继电器（Kt）串联连接后一端连接在第三继电器（K3）的一端（C），另一端连接在第七IGBT开关（Q7）的发射极与第八IGBT开关（Q8）的集电极之间，永磁同步电机制动时，主控制器控制主继电器（K2）和充电继电器（K1）断开，第七IGBT开关（Q7）打开，释放继电器（Kt）闭合，从逆变器回流到正输出端（OUT+）的制动电能通过第七IGBT开关（Q7）、释放继电器（Kt）、第二电阻（R2）、电感（L）和第三继电器（K3）流回汽车电池。

2.根据权利要求1所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：充电继电器（K1）与第一电阻（R1）串联后一起并联在主继电器（K2）的两端。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：在供电电网的输出端（A）与主继电器（K2）之间连接限流保护闸，当供电电网电流超过额定值，限流保护闸将会延时断开。

4.根据权利要求3所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：在供电电网的输出端（A）连接第一二极管（D1）的正接线端，第一二极管（D1）的负接线端通过限流保护闸与主继电器（K2）连接。

5.根据权利要求4所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：在第三继电器（K3）的一端（C）连接第二二极管（D2）的正接线端，第二二极管（D2）的负接线端连接在第一二极管（D1）与限流保护闸之间。

6.根据权利要求1所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：当永磁同步电机制动结束时，主控制器控制第七IGBT开关（Q7）断开，打开第八IGBT开关（Q8），第八IGBT开关（Q8）、释放继电器（Kt）、第二电阻（R2）、电感（L）、第三继电器（K3）、汽车电池和地（GND）形成回路，存储在电感（L）的制动电能通过第二电阻（R2）往外释放。

7.根据权利要求4所述的一种带有能量回馈功能的永磁同步电机无轨电车控制系统，其特征在于：所述的主控制器包括接口卡、主控单元及IGBT驱动和旋转变压器，旋转变压器检测永磁同步电机的电机转子位置信息并将该信号送到主控单元及IGBT驱动处理，逆变器包括多组IGBT开关。