CN203411208U - 储能型升降机 - Google Patents

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王少何
陈喜生
王心正
马继安
刘自雄
孟伟
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Abstract

本实用新型公开了一种储能型升降机，包括一个以上用于驱动升降机作升降运动的电动机，电动机经变频器连接至三相输入电网；变频器包括整流单元及逆变单元，整流单元经直流母线连接至逆变单元，直流母线上连接有用于存储直流母线上再生能量的储能单元。本实用新型储能型升降机通过在变频器的直流母线上连接有用于存储直流母线上再生能量的储能单元，从而实现了升降机在被动运行情形下电动机产生的再生能量的回收利用，节能效果显著。

Description

储能型升降机
技术领域
本实用新型涉及升降机技术领域，特别地，涉及一种储能型升降机。
背景技术
随着科技的发展，交流电机变频调速技术已被广泛应用。如施工升降机领域，由于施工升降机启动时的启动电流大，且在下行过程中存在较大的势能，每次停机时机械冲击大，将变频调速应用于施工升降机后，施工升降机由变频调速器控制逐渐加速至给定速度，运行平稳、机械冲击小，且施工升降机的耗电量由小逐渐变大，无冲击电流。当施工升降机下行时，利用施工升降机自身的势能拖动电动机运行，耗电量小。因此，变频控制的施工升降机与普通的采用交流接触器直接控制电动机驱动的升降机相比，节能效率在40％以上。
一般一台施工升降机有两个吊笼同时延标准节上下运行，两边吊笼有两套独立的电控装置，也就是说在变频施工升降机中有两套独立的变频控制系统。目前，对低压变频器来说，其主电路模式几乎是统一的电压型，交--直--交电路，即整流——交流转直流电路，滤波电路，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)逆变电路——直流变交流电路的原理来完成电动机的调速，从而驱动变频施工升降机调速运行。在变频施工升降机运行中，施工升降机上行时，变频器向外输出功率，当施工升降机下行时，由于吊笼、吊笼内载重的势能拖动电动机运行，这时电动机处在发电状态，电动机所发的电量通过IGBT的续流二极管整流后叠加在变频器的整流电路上，从而引起变频器直流母线电压升高，习惯上常常把施工升降机下行时电动机所发的这部分电能叫再生能量。如果电动机发出的这部分再生能量不被消耗掉，会引起变频器直流母线侧电压的升高，从而影响变频器的正常运行。
现有的通用的变频器再生能量的处理方式为能耗制动，参照图1，当升降机在被动运行的情形下，电动机产生的电能经与变频器的直流母线连接的制动单元及制动电阻采用热能的方式被消耗掉。即当再生能量引起变频器直流母线电压升高到某一值时，制动单元控制再生能量以热能方式通过制动电阻来消耗。因此，变频器的再生能量就被白白浪费掉了，而且由于制动电阻在消耗这部分再生能量时会产生大量热量，严重影响施工升降机和变频器的运行环境。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种储能型升降机，以解决现有的升降机在被动运行情形下再生能量无法回收利用的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种储能型升降机，包括一个以上用于驱动升降机作升降运动的电动机，电动机经变频器连接至三相输入电网；
变频器包括整流单元及逆变单元，整流单元经直流母线连接至逆变单元，直流母线上连接有用于存储直流母线上再生能量的储能单元。
进一步地，电动机为多个，与多个电动机对应的多个变频器的直流母线并联后共同连接至储能单元。
进一步地，储能单元包括处理器、直流转换电路、储能装置及检测电路；
处理器经检测电路连接至三相输入电源，检测电路用于将三相输入电源经整流滤波处理后的电源电压信号输入处理器；
处理器用于接收直流母线上的电压信号及检测电路输出的电源电压信号，并生成指令给直流转换电路；
直流转换电路用于连接直流母线与储能装置，并根据处理器的指令来控制储能装置储存直流母线上的再生能量或者向直流母线供电。
进一步地，储能装置为超级电容或者蓄电池。
进一步地，直流转换电路为升降压斩波电路。
进一步地，储能装置设有SOC检测单元，SOC检测单元连接至处理器。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型储能型升降机通过在变频器的直流母线上连接有用于存储直流母线上再生能量的储能单元，从而实现了升降机在被动运行情形下电动机产生的再生能量的回收利用，节能效果显著。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中施工升降机变频器控制电路的结构示意图；
图2是本实用新型储能型升降机实施例一的电气结构示意图；
图3是图2的具体电路结构示意图；以及
图4是本实用新型储能型升降机实施例二的电气结构示意图。
附图标记说明：
10、变频器；11、整流单元；12、直流母线；13、逆变单元；
20、电动机；30、储能单元；31、处理器；32、直流转换电路；
33、储能装置；34、检测电路；40、三相输入电网。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图2，本实用新型的优选实施例一提供了一种储能型升降机，包括用于驱动升降机作升降运动的电动机20，电动机20经变频器10连接至三相输入电网40。其中，变频器10包括整流单元11及逆变单元13，整流单元11经直流母线12连接至逆变单元13，整流单元ll将三相输入电源整流滤波处理后转换直流电输出至直流母线12，逆变单元13将直流母线12上的直流电经IGBT逆变为频率、电压可调的交流电输出，以驱动电动机20动作。变频器10的直流母线12上连接有用于存储直流母线12上再生能量的储能单元30。由于升降机下行时，吊笼、吊笼内载重的势能拖动电动机20运行，这时电动机20处在发电状态，电动机20所发的电量通过IGBT的续流二极管整流后叠加在变频器10的整流单元11上，从而引起变频器10的直流母线12电压升高，本实用新型经与直流母线12相连的储能单元30将直流母线12上的再生能量储存起来，从而现了升降机在被动运行情形下电动机20产生的再生能量的回收利用，节能效果显著。较于传统的制动电阻能耗制动，还避免了制动电阻在消耗再生能量时会产生大量热量对变频器10运行环境的影响。
参照图3，在本实施例中，储能单元30包括处理器31、直流转换电路32、储能装置33及检测电路34。其中，处理器31经检测电路34连接至三相输入电源，检测电路34用于将三相输入电源经整流滤波处理后的电源电压信号输入处理器31；处理器31用于接收直流母线12上的电压信号及检测电路34输出的电源电压信号，并生成指令给直流转换电路32；直流转换电路32用于连接直流母线12与储能装置33，并根据处理器31的指令来控制储能装置33储存直流母线12上的再生能量或者向直流母线12供电。优选地，储能装置33设有SOC(State of charge,充电状态)检测单元，SOC检测单元连接至处理器31，处理器31经SOC检测单元监测储能装置33的电能状态。
储能单元30的工作原理如下：变频器10的直流母线12作为逆变单元13的电源，如果变频器10需要输出能量给电动机20，则直流母线12上的电压下降；若电动机20在发电状态下，变频器10的直流母线12因有再生能量的输入而电压升高。处理器31接收直流母线12上的电压信号及检测电路34检测三相输入电网40侧经整流滤波处理后的直流电压，并将直流母线12的电压信号与三相输入电网40侧经整流滤波处理后的电压信号进行比较，若直流母线12的电压高于经整流滤波处理后的电压信号一定值时，处理器31发出指令以控制直流转换电路32开始对储能装置33进行充电；当直流母线12的电压低于经整流滤波处理后的电压信号一定值时，处理器31先控制直流转换电路32利用储能装置33给逆变单元13输出电源，且处理器31经SOC检测单元监测储能装置33的电能状态，当储能装置33的能量降低到一定值时，处理器31经直流转换电路32停止储能装置33向外输出电能，而转为三相输入电网40给变频器10提供电源。
在本实施例中，储能装置33为超级电容或者蓄电池。优选地，直流转换电路32为升降压斩波电路，升降压斩波电路通过控制占空比实现直流电压的升降压调节，以控制直流母线12向储能装置33充电、储能装置33输出电能之间的转换。处理器31根据三相输入电源经整流滤波后的电压与变频器10的直流母线12的电压比较结果来决定是否进行储能装置33的充电或者储能装置33向外输出电能。
参照图4，本实用新型实施例二中，升降机包括位于标准节两侧的两个吊笼，相应地，每个吊笼均连接有一组驱动其作升降运动的电动机20，两组电动机20分别对应连接有驱动电动机20动作的变频器10。在本实施例中，两个变频器10的直流母线12并联后共同连接至储能单元30。本实施例中的储能单元30与实施例一的储能单元30相同。实施例二与实施例一的不同之处在于：分别驱动电动机20动作的两个变频器10的直流母线12并联后共同连接至储能单元30，以将两个变频器10生成的再生能量共同存储至储能单元30。当然，本领域技术人员可以理解，本实施例中电动机20及变频器10还可以为两组以上，即两组以上的电动机20及变频器10并联后共用储能单元30来实现再生能量的回收利用。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种储能型升降机，其特征在于，包括一个以上用于驱动升降机作升降运动的电动机(20)，所述电动机(20)经变频器(10)连接至三相输入电网(40)；
所述变频器(10)包括整流单元(11)及逆变单元(13)，所述整流单元(11)经直流母线(12)连接至所述逆变单元(13)，所述直流母线(12)上连接有用于存储所述直流母线(12)上再生能量的储能单元(30)。
2.根据权利要求1所述的储能型升降机，其特征在于，
所述电动机(20)为多个，与多个所述电动机(20)对应的多个所述变频器(10)的所述直流母线(12)并联后共同连接至所述储能单元(30)。
3.根据权利要求1或者2所述的储能型升降机，其特征在于，
所述储能单元(30)包括处理器(31)、直流转换电路(32)、储能装置(33)及检测电路(34)；
所述处理器(31)经所述检测电路(34)连接至所述三相输入电源，所述检测电路(34)用于将所述三相输入电源经整流滤波处理后的电源电压信号输入所述处理器(31)；
所述处理器(31)用于接收所述直流母线(12)上的电压信号及所述检测电路(34)输出的所述电源电压信号，并生成指令给所述直流转换电路(32)；
所述直流转换电路(32)用于连接所述直流母线(12)与所述储能装置(33)，并根据所述处理器(31)的指令来控制所述储能装置(33)储存所述直流母线(12)上的再生能量或者向所述直流母线(12)供电。
4.根据权利要求3所述的储能型升降机，其特征在于，
所述储能装置(33)为超级电容或者蓄电池。
5.根据权利要求3所述的储能型升降机，其特征在于，
所述直流转换电路(32)为升降压斩波电路。
6.根据权利要求3所述的储能型升降机，其特征在于，
所述储能装置(33)设有SOC检测单元，所述SOC检测单元连接至所述处理器(31)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104795879A (zh) * 2015-03-30 2015-07-22 江苏港益重工股份有限公司 港口起重机嵌入式变频势能回收利用系统
CN106159979A (zh) * 2015-04-01 2016-11-23 神华集团有限责任公司 电网的控制系统及配电网
CN106385095A (zh) * 2016-08-30 2017-02-08 成都英格瑞德电气有限公司 可用于电梯的储能发电方案的模块

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