專利名稱：基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能量回饋系統(tǒng)，特別是一種基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)。
背景技術：
如今，電子變頻器業(yè)已廣泛應用于起重機、注塑機、球磨機等機械電氣設備之中，用以實現(xiàn)對各種機構(gòu)的電氣控制，完成其各自的在線實時作業(yè)任務。與此同時，如圖1所示，每個定子變頻器的電氣控制部分，通常由內(nèi)、外兩個部分構(gòu)成，即其內(nèi)部均設置有制動單元(圖中未畫出)，其外部中間直流回路均設置有制動電阻器。用以在定子變頻調(diào)試系統(tǒng)中，當電動機M處于再發(fā)電狀態(tài)時，通過制動電阻器在制動單元控制下，以發(fā)熱的形式釋放掉這部分再生能量，確保系統(tǒng)安全。這種方式俗稱為“能耗制動”。其控制簡單，且成本低廉。但是，這種能耗制動方式明顯存在能量浪費大，快速制動性差等缺陷，從而導致制動轉(zhuǎn)矩小，無法實現(xiàn)電動機的精確制動能力。顯然，這是有待解決的重要課題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的，就是為了克服上述已有技術存在的缺陷，提供由一個逆變橋和多個隔離器，用以取代多個定子變頻器制動電阻器，連同各定子變頻器與各電動機及相關電路構(gòu)成一個能量回饋系統(tǒng)，將各路定子變頻器輸出的中間直流電流逆變成與電力系統(tǒng)電源同頻、同相的工頻交流電，使該系統(tǒng)具有能量回饋再利用功能，實現(xiàn)有效節(jié)約能源。為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是基于用一逆變橋取代多個電子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，包括I個定子變頻器組1，I個電動機組2，I個隔離器組3，I個電抗器4，I個逆變橋5和I個變壓器6，共6個部分相結(jié)合構(gòu)成一個整體，其中所述定子變頻器組I，包括有多個定子變頻器，分為第I定子變頻器F1，第2定子變頻器F2，直至第N定子變頻器FN，用以實現(xiàn)各相連電動機定子變頻調(diào)速工作；所述電動機組2，包括有多個電動機，分為第I電動機M1，第2電動機M2，直至第N電動機MN，用以驅(qū)動各相連設備制動操作；所述隔離器組3，包括多個隔離器，分為第I隔離器Gl，第2隔離器G2，直至第N隔離器GN，用以取代原接入各定子變頻器輸出端的制動電阻器，提供直流工作電流；所述電抗器4，為I個電抗器L，用以將隔離器組3輸出的直流工作電流進行限流和平波，并送至逆變橋5;所述逆變橋5，為I個全橋逆變器，接受來自電抗器4的直流電流，逆變成與電力系統(tǒng)電源同頻、同相的工頻交流電，以便進行能量回饋；所述變壓器6，為I個升壓變壓器T，用以當定子變頻器直流電壓高于60伏時，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，升壓變頻器T便將逆變橋輸出的交流電進行升壓反饋給電網(wǎng)，實現(xiàn)能
量回饋。值得特別說明的是一、本實用新型的隔離器組3，分為固定極性和自動識別極性兩種模式結(jié)構(gòu)，其作用均為只允許定子變頻器輸出電流向回饋的路徑方向流動，并阻止逆變橋電流向定子變頻器方向流動。二、本實用新型在定子變頻器組I執(zhí)行各自的在線實時作業(yè)(即電動機工作)時，變壓器6上的直流電壓低于逆變橋5上輸出的直流電壓，所以無能量回饋。三、本實用新型僅用一可控硅全橋逆變器實現(xiàn)多電動機轉(zhuǎn)差能量和再生能量統(tǒng)一回饋，回饋電網(wǎng)電能質(zhì)量符合國家相關標準和要求，確保電動機速度穩(wěn)定，變頻系統(tǒng)設備安全。四、本實用新型基于采用逆變控制理論技術，由一個逆變橋?qū)Χ鄠€定子變頻系統(tǒng)進行在線實時控制處理制動再生能量回收的技術瓶頸，使得長期困擾的制動電阻器能耗問題迎刃而解。具有高效節(jié)能、低碳環(huán)保、安全可靠、維護簡單，機電一體化，應用領域廣等特點。

圖1為傳統(tǒng)的定子變頻調(diào)速系統(tǒng)電原理圖。圖2為本實用新型整體電原理。圖3為本實用新型隔離器組3自動識別極性模式結(jié)構(gòu)電原理圖。圖4為本實用新型隔離器組3固定極性模式結(jié)構(gòu)電原理圖。圖中符號說明I是定子變頻器組，F(xiàn)l是第I定子變頻器，F(xiàn)2是第2定子變頻器，F(xiàn)N是第N定子變頻器；2是電動機組，Ml是第I電動機，M2是第2電動機，麗是第N電動機；3是隔離器組，Gl是第I隔離器，即Zl或D1，G2是第2隔離器，即Z2或D2，GN是第N隔離器，即ZN或DN ;4是電抗器，即電抗器L ;5是逆變橋，即可控硅全橋逆變器；6是變壓器，即升壓變壓器T。
具體實施方式
[0039]請參閱圖2、圖3和圖4所示，為本實用新型具體實施例。如圖2所示本實用新型包括有I個定子變頻器組1，I個電動機組2，I個隔離器組3，I個電抗器4，1個逆變橋5和I個變壓器6，共6個部分相結(jié)合構(gòu)成一個整體，其中所述定子變頻器組I，又含有多個定子變頻器，分為第I定子變頻器Fl，第2定子變頻器F2，直至第N定子變頻器FN ;這里所述的N (以下同)代表多個的含義。所述電動機組2，又含有多個電動機，分為第I電動機M1，第2電動機M2，直至第N電動機麗；所述隔離器組3，又含有多個隔離器，分為第I隔離器G1，第2隔離器G2，直至第N隔尚器GN ；所述電抗器4，為1個電抗器L ；所述逆變橋5，為1個可控硅全橋逆變器；所述變壓器6，為1個升壓變壓器T。所述定子變頻器組I中的F1、F2，直至FN各定子變頻器的第1、2、3腳，分別依次與電網(wǎng)電源的A、B、C各相電壓相連接；且各自的第4、5、6腳，分別依次與電動機組2中各對應的Ml、M2，直至MN電動機的定子相連接；各自的第7、8腳，分別依次與隔離器組3中各對應的G1、G2，直至GN隔離器的輸入端相連接。所述逆變橋5，包含有3對可控硅組KPl與KP4，KP2與KP5，KP3與KP6 ;3對電容/ 電阻串聯(lián)組 C1/R1 與 C4/R4, C2/R2 與 C5/R5, C3/R3 與 C6/R6 ;其中可控硅 KPU KP2、KP3各自的陰極，分別依次與可控硅KP4、KP5、KP6各自的陽極相交于W、U、V點。所述隔離器組3中的G1、G2，直至GN各隔離器的第3腳同時與電抗器4的輸入端相交于M點；繼而電抗器4的輸出端同時與逆變橋5中可控娃KP1、KP2、KP3的陽極相交于N點；各隔離器的第4腳同時與逆變橋5中可控硅ΚΡ4、ΚΡ5、ΚΡ6的陰極相交于Q點。 所述變壓器6的3個輸入端X、Y、Z分別依次與逆變橋5中的輸出端W、U、V相對應連接；其3個輸出端H、1、J分別依次與電網(wǎng)電源的Α、B、C各相電壓相連接。如圖3所示所述隔離電器組3，為自動識別極性模式結(jié)構(gòu)，其中Zl、Ζ2,直至ZN隔離器，各含有4只二極管，分別依次為每2只構(gòu)成I串聯(lián)組，每2個串聯(lián)組構(gòu)成I個隔離器，即Ζ11/Ζ12與Ζ13/Ζ14，Ζ21/Ζ22與Ζ23/Ζ24，直至ΖΝ1/ΖΝ2與ΖΝ3/ΖΝ4 ;且各串聯(lián)組中心連接點分別依次與其相對應的F1，F(xiàn)2，直至FN定子變頻器的第7或第8腳相連接；而Z11、Z13、Z21、Z23，直至ZNl、ZN3各自的負極同時相交于M點；Z12、Z14，Z22、Z24.直至ZN2、ZN4各自的正極同時相較于Q點。如圖4所示所述隔離器組3，為固定極性識別模式結(jié)構(gòu)，其中D1、D2，直至DN隔離器各只有I只二極管，且二極管Dl、D2，直至DN隔離器各自的正極分別依次與其相對應的Fl、F2，直至FN定子變頻器的直流輸出電壓正極性端的第7腳相連接；而二極管Dl、D2直至DN隔離器各自的負極同時相交于M點。本實用新型首選中國業(yè)已大規(guī)模生產(chǎn)的可控硅作為逆變橋的重要關鍵件，以降低成本和提高系統(tǒng)性價比。當然在條件允許的情況下，也不排除進口 IGBT或TGCT構(gòu)成逆變橋來得以實現(xiàn)。其余電子元器件均工業(yè)級通用件。以上實例僅為本實用新型較佳實施例，用以說明本實用新型的技術特性和可實施性，并非用以限定本實用新型的專利權(quán)利；同時以上描述，對于熟知本技術領域的專業(yè)人士應可明了并加以實施。因此，在未脫離本實用新型所揭示的前提下，所完成的等效的改變或修飾，均包含在所述的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。本實用新型為一個不可多得的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備創(chuàng)新性、新穎性、實用性和進步性，符合實用新型專利申請要件，故依據(jù)專利法提出申請。
權(quán)利要求1.基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，包括定子變頻器組(1)，電動機組(2)，隔離器組(3)，電抗器(4)，逆變橋(5)和變壓器(6)，共6個部分構(gòu)成一個整體，其特征是 所述電子變頻器組(I)，又含有多個定子變頻器，分為第I定子變頻器Fl，第2定子變頻器F2，直至第N定子變頻器FN ； 所述電動機組(2)，又含有多個電動機，分為第I電動機M1，第2電動機M2，直至第N電動機麗； 所述隔離器組(3)，又含有多個隔離器，分為第I隔離器Gl，第2隔離器G2，直至第N隔離器GN ； 所述電抗器(4)，為I個電抗器L ; 所述逆變橋(5)，為I個可控硅全橋逆變器； 所述變壓器(6)，為I個升壓變壓器T。
2.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述定子變頻器組所述定子變頻器組(I)中的F1、F2，直至FN各定子變頻器的第1、2、3腳，分別依次與電網(wǎng)電源的A、B、C各相電壓相連接；各自的第4、5、6腳，分別依次與電動機組(2)中各對應的M1、M2，直至MN電動機的定子相連接；各自的第7、8腳，分別依次與隔離器組(3)中個對應的G1、G2，直至GN隔離器的輸入端相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述逆變橋(5)，包含有3對可控硅組KPl與KP4，KP2與KP5，KP3與KP6 ;3對電容/電阻串聯(lián)組 C1/R1 與 C4/R4，C2/R2 與 C5/R5，C3/R3 與 C6/R6 ;其中可控硅 KP1、KP2、KP3 各自的陰極，分別依次與可控硅ΚΡ4、ΚΡ5、ΚΡ6各自的陽極相交于W、U、V點。
4.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述隔離器組(3)中的G1、G2，直至GN各隔離器的第3腳同時與電抗器4的輸入端相交于M點；繼而電抗器(4)的輸出端同時與逆變橋(5)中可控娃KPU KP2、KP3的陽極相交于N點；而各隔離器的第4腳同時與逆變橋(5)中可控娃KP4、KP5、KP6的陰極相交于Q點。
5.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述變壓器(6)的3個輸入端Χ、Υ、Ζ分別依次與逆變橋(5)中的輸出端W、U、V相對應連接；而其3個輸出端H、1、J分別依次與電網(wǎng)電源的A、B、C各相電壓相連接。
6.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述隔離電器組(3)，為自動識別極性模式結(jié)構(gòu)，其中Z1，Z2，直至ZN隔離器，各含有4只二極管，分別依次每2只構(gòu)成I串聯(lián)組，每2個串聯(lián)組構(gòu)成I隔離器，即Z11/Z12與Z13/Z14，Z21/Z22與Z23/Z24，直至ZN1/ZN2與ZN3/ZN4 ;各串聯(lián)組中心連接點分別依次與其相對應的F1，F(xiàn)2，直至FN定子變頻器的第7或第8腳相連接；而Z11、Z13、Z21、Z23，直至ZNl、ZN3各自的負極同時相交于M點；Z12、Z14，Z22、Z24.直至ZN2、ZN4各自的正極同時相較于Q點。
7.如權(quán)利要求1所述的基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，其特征是 所述隔離器組(3)，為固定極性識別模式結(jié)構(gòu)，其中D1、D2，直至DN隔離器，各只有I只二極管，且二極管Dl、D2，直至DN隔離器各自的正極分別依次與其相對應的Fl、F2，直至FN定子變頻器的直流輸出電壓正極性端的第7腳相連接；而二極管Dl、D2直至DN隔離器各自的負極同時相交于M點。
專利摘要本實用新型為基于用一逆變橋取代多個定子變頻器制動電阻的能量回饋系統(tǒng)，由定子變頻器組(1)、電動機組(2)、隔離器組(3)、電抗器(4)，逆變橋(5)和變壓器(6)相結(jié)合構(gòu)成的一個整體。采用逆變控制理論技術，由一個逆變橋和多個隔離器用以取代多個定子變頻器制動電阻器，將各變頻器輸出的直流電流，經(jīng)電抗器直接送入逆變橋逆變成與電網(wǎng)電源同頻、同相的工頻交流電，再經(jīng)變壓器回送至電網(wǎng)。它突破了傳統(tǒng)的定子變頻器應用中處理制動再生能量回收的技術瓶頸，解決了長期困擾制動電阻器的能耗問題，實現(xiàn)了多臺電動機轉(zhuǎn)差能量和再生能量統(tǒng)一有效回收的能力。具有高效節(jié)能，低碳環(huán)保，安全可靠，維護簡單，機電一體化，應用領域廣等特點。
文檔編號H02P3/22GK202906485SQ20122046489
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者周順新 申請人:周順新