CN212572182U - 一种立体车库能量回馈装置 - Google Patents

Abstract

为了降低能耗、节约资源，本实用新型提供一种立体车库能量回馈装置，可应用于机械式停车设备的能量回馈。该能量回馈装置与变频装置连接，包括主电路和控制电路；主电路包括隔离装置、电容充电单元、平波电容、充电装置、蓄电池组、能量回馈逆变单元和运行接触器；隔离装置的输入端与变频装置的直流母线回路连接，隔离装置的输出端经过电容充电单元分为两路，一路经能量回馈逆变单元以及运行接触器连接至变频装置的输入端，并且能量回馈逆变单元与所述平波电容并联，另一路经充电装置为蓄电池组充电；蓄电池组的两端还通过应急接触器与能量回馈逆变单元的输入端连接。

Description

一种立体车库能量回馈装置

技术领域

本实用新型涉及一种立体车库能量回馈装置，可应用于机械式停车设备的能量回馈。

背景技术

随着城市及汽车工业的发展，机械式立体停车库的数量不断增多。而机械式立体停车库若要实现节约空间的目的，则需要将停在乘入室的车辆利用升降机搬运至停车设备层。一般情况下，当升降机在搬运车辆下行或者升降机空车板上行时，电动机均处于发电状态，升降机的变频系统会将产生的机械能变为电能传递至变频装置的直流母线侧。通常情况下，为了防止变频装置产生过电压故障，会在变频装置的外侧安装制动电阻来消耗掉此部分能量(以垂直升降类塔库为例，需要安装的制动电阻功率大约在10KW左右)，以保证变频装置能正常运行。采用制动电阻而消耗电能的方法虽然解决了变频装置直流母线过电压问题，但是产生了大量热量，此部分能量被白白浪费，造成了资源的浪费。

实用新型内容

为了降低能耗、节约资源，本实用新型提供一种立体车库能量回馈装置，将直流母线的电能逆变回电网循环再利用。

本实用新型的技术方案是：

一种立体车库能量回馈装置，该装置与立体车库的变频装置连接，包括主电路和控制电路；所述主电路包括隔离装置、电容充电单元、平波电容、充电装置、蓄电池组、能量回馈逆变单元和运行接触器；所述隔离装置的输入端与变频装置的直流母线回路连接，隔离装置的输出端经过电容充电单元分为两路，一路经能量回馈逆变单元以及运行接触器连接至变频装置的输入端，并且能量回馈逆变单元与所述平波电容并联，另一路经充电装置为蓄电池组充电；所述蓄电池组的两端还通过应急接触器与能量回馈逆变单元的输入端连接；所述控制电路包括开关电源、微处理器单元、电源检测单元和直流检测单元；所述开关电源的输入端与变频装置的直流母线回路连接，输出端与微处理器单元、充电装置、电源检测单元、直流检测单元连接；所述微处理器单元分别控制能量回馈逆变单元、充电装置、电容充电单元；所述电源检测单元的输入端与变频装置的输入端连接，输出端与微处理器单元连接；所述直流检测单元的输入端与变频装置的直流母线回路、蓄电池组连接，输出端与微处理器单元连接。

进一步地，所述隔离装置包括第一功率二极管和第二功率二极管，所述第一功率二极管的正极连接至变频装置的直流母线回路正极，第一功率二极管的负极通过电容充电单元与平波电容的正极连接；第二功率二极管的负极连接至变频装置的直流母线回路负极，第二功率二极管的正极连接至平波电容的负极。

进一步地，所述电容充电单元包括并联的功率电阻和接触器。

进一步地，所述平波电容包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端与电容充电单元连接，第二端与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与隔离装置输出端正极连接。

进一步地，所述微处理器单元为STM32F103。

本实用新型与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本实用新型装置转化了变频装置直流母线侧电动机回馈的电能，保护了变频装置，确保了设备的正常运行。

2.本实用新型将能量以蓄电池组的形式储存起来，当外电源突然中断时，由操作员手动开启或自动开启应急接接触器，将储存的电能回馈至供电电网，达到用户应急取车的目的。

3.本实用新型装置当机械式停车设备正常运行时，立体车库能量回馈装置检测直流电压，当变频装置直流母线电压大于变频装置输入侧电压时，将能量回馈至电源电网，供给机械式停车设备，节约了大量的能源，降低了损耗。

附图说明

图1为本实用新型立体车库能量回馈装置的主电路示意图；

图2为本实用新型立体车库能量回馈装置的控制电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细描述。

本实用新型的立体车库能量回馈装置可应用于垂直升降类立体车库，因该类型车库提升电机功率大约30Kw，变频装置功率达37Kw，电机工作在一三象限为电动状态，二四象限处为发电状态。立体车库能量回馈装置的输入端连接至变频装置的直流母线端，立体车库能量回馈装置的输出端连接至变频装置的电源输入端。

当电机运行在电动状态时，立体车库能量回馈装置不工作，电能由变频装置直接供给电机，由电机拖动设备运行。

当电机运行在发电状态时，立体车库能量回馈装置启动工作，蓄电池组先进行充电，为停电应急时储存能量。电能由变频装置母线侧供给充电装置，为蓄电池组充电。蓄电池组充电完毕，则启动能量回馈逆变单元，电能由变频装置直流母线侧经过隔离装置供给能量回馈逆变单元直流端，由微处理器单元控制逆变单元IPM，为变频装置的电源输入端提供电能。

当外电网突然停电后，应急接触器吸合，将蓄电池组接入能量回馈逆变单元直流侧，蓄电池组为能量回馈逆变单元直流侧提供直流电源，同时为开关电源供电，微处理器单元控制运行接触器吸合，并为能量回馈逆变单元提供PWM信号，输出应急电源供变频装置使用，为变频装置输入端提供电能，保证设备应急运行。

本实用新型的立体车库能量回馈装置包括主电路和控制电路。

如图1、图2所示，主电路包括隔离装置、电容充电单元、平波电容、充电装置、蓄电池组、能量回馈逆变单元和运行接触器；

隔离装置的输入端与变频装置的直流母线回路连接，隔离装置的输出端经过电容充电单元分为两路，一路经能量回馈逆变单元以及运行接触器连接至变频装置的输入端，并且能量回馈逆变单元与所述平波电容并联，另一路经充电装置为蓄电池组充电；蓄电池组的两端还通过应急接触器与能量回馈逆变单元的输入端连接。

隔离装置送入电源后，经电容充电单元的功率电阻为平波电容进行充电，平波电容充电完成后，由微处理器单元控制电容充电单元的接触器吸合，立体车库能量回馈装置进入正常工作状态。主电路经隔离装置从变频装置直流母线回路取得直流电源，一路经能量回馈逆变单元逆变为三相交流电源，输出至变频装置输入侧，另一路经充电装置为蓄电池组充电。

控制电路包括开关电源、微处理器单元、电源检测单元和直流检测单元；开关电源的输入端与变频装置的直流母线回路连接，输出端与微处理器单元、充电装置、电源检测单元、直流检测单元连接；微处理器单元分别控制能量回馈逆变单元、充电装置、电容充电单元；电源检测单元的输入端与变频装置的输入端连接，输出端与微处理器单元连接；直流检测单元的输入端与变频装置的直流母线回路、蓄电池组连接，输出端与微处理器单元连接。

隔离装置主要由第一功率二极管和第二功率二极管组成，变频装置的正极连接至第一功率二极管的正极，第一功率二极管的负极通过电容充电单元连接至平波电容的负极，变频装置的负极连接至第二功率二极管的负极，第二功率二极管的正极连接至平波电容的正极；通过该隔离装置为立体车库能量回馈装置引入动力电源，同时防止了立体车库能量回馈装置的直流电反送回变频装置中。

电容充电单元包括并联的功率电阻和接触器。

平波电容包括第一电容和第二电容，第一电容的第一端与电容充电单元连接，第二端与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与隔离装置输出端正极连接。

充电装置选择市面上销售的标准动力电池充电机，该装置由能量回馈逆变单元的正、负端引入电源后，输出端接至蓄电池组正负极。当立体车库能量回馈装置正常工作后，充电装置自动启动为蓄电池组充电，具体充电电压及充电电流由充电装置面板设置。该充电装置在充电过程中检测蓄电池组状态，当出现蓄电池组过热、充电过流时进行报警，停止充电，并将充电故障反馈给微处理器单元。

能量回馈逆变单元使用IPM模块进行直流至交流的逆变，然后经过运行接触器输出至变频装置输入端，为变频装置提供动力电源。该逆变单元内置了驱动电路及故障反馈电路，驱动电路由六路隔离光耦组成，用来接收来自微处理单元发来的PWM信号，当逆变单元发生故障后，故障信号经故障反馈隔离光耦反送回微处理器单元。

微处理器型号为意法半导体的STM32F103。

直流检测单元由采样电路及运放电路等组成，主要功能是负责检测直流母线电压及蓄电池组充电状态。该单元由电阻串联分压后，经采样电阻取得采样电压值，送给线性光耦合器进行隔离，然后由运算放大器组成的差分放大电路输出给微处理器单元，进行电压信号的检测。

电源检测单元主要功能是负责市电(变频装置输入侧)电源监控、市电电压检测、及能量回馈逆变单元输出的电压、电流的检测。电源检测单元从变频装置输入侧获得电压采样值后，经滤波处理送入微处理器单元，计算得到直流电压Ua，直流检测单元将变频装置直流母线电压经过分压整形后送入微处理器，计算得出直流母线电压Ub。若Ub大于一定比例的Ua，则启动能量回馈逆变单元工作，否则关闭能量回馈逆变单元。

开关电源由UC3842电源管理芯片、变压器和整流二极管组成。开关电源由变频装置直流母线取得电源后，为控制电路的微处理器单元、电源检测单元、直流检测单元、充电装置提供电源。微处理器单元根据电源检测单元、直流检测单元返回的信号，确定是否开启立体车库能量回馈装置，并控制输出三相PWM驱动信号至能量回馈逆变单元或控制蓄电池组充电装置为蓄电池组充电。

变频装置电容组充电正常工作后，当直流检测单元检测的直流电压超过预设电压时，则启动立体车库能量回馈装置。微处理器单元检测无故障，充电装置工作，为蓄电池组充电，充电过程由直流检测单元进行监控，若发生故障，将故障信号输出给微处理器单元，微处理器单元控制充电装置，停止为蓄电池组充电。系统通过直流检测单元不断检测蓄电池组电压，当达到预设电压值后，充电装置自动停止为蓄电池组充电。当变频装置直流母线电压再次到达预设电压时，微处理器单元通过电源检测单元反馈的信号，利用锁相环技术跟踪电网同步，通过相幅控制原理确定逆变输出电压的相角和幅值，启动能量回馈逆变单元，微处理器送出六路PWM信号，逆变器将逆变完成的交流电经运行接触器送至变频装置输入侧，达到节能的目的。

Claims (5)

1.一种立体车库能量回馈装置，该装置与立体车库的变频装置连接，其特征在于：包括主电路和控制电路；

所述主电路包括隔离装置、电容充电单元、平波电容、充电装置、蓄电池组、能量回馈逆变单元和运行接触器；

所述隔离装置的输入端与变频装置的直流母线回路连接，隔离装置的输出端经过电容充电单元分为两路，一路经能量回馈逆变单元以及运行接触器连接至变频装置的输入端，并且能量回馈逆变单元与平波电容并联，另一路经充电装置为蓄电池组充电；所述蓄电池组的两端还通过应急接触器与能量回馈逆变单元的输入端连接；

所述控制电路包括开关电源、微处理器单元、电源检测单元和直流检测单元；

所述开关电源的输入端与变频装置的直流母线回路连接，输出端与微处理器单元、充电装置、电源检测单元、直流检测单元连接；所述微处理器单元分别控制能量回馈逆变单元、充电装置、电容充电单元；所述电源检测单元的输入端与变频装置的输入端连接，输出端与微处理器单元连接；所述直流检测单元的输入端与变频装置的直流母线回路、蓄电池组连接，输出端与微处理器单元连接。

2.根据权利要求1所述的立体车库能量回馈装置，其特征在于：所述隔离装置包括第一功率二极管和第二功率二极管，所述第一功率二极管的正极连接至变频装置的直流母线回路正极，第一功率二极管的负极通过电容充电单元与平波电容的正极连接；第二功率二极管的负极连接至变频装置的直流母线回路负极，第二功率二极管的正极连接至平波电容的负极。

3.根据权利要求1或2所述的立体车库能量回馈装置，其特征在于：所述电容充电单元包括并联的功率电阻和接触器。

4.根据权利要求3所述的立体车库能量回馈装置，其特征在于：所述平波电容包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端与电容充电单元连接，第二端与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与隔离装置输出端正极连接。

5.根据权利要求4所述的立体车库能量回馈装置，其特征在于：所述微处理器单元为STM32F103。

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