一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路制造技术

一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路,涉及电机驱动器能量回收领域。该可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。该电机驱动电路可回收电机的动能，提升设备的运行经济性、减小了设备发热，提高了设备效率、延长了设备的使用寿命，而相对于逆变回馈方式，其结构更为简单易行、成本更低。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路
本专利技术涉及电机驱动器能量回收领域，特别涉及一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路。
技术介绍
现有的电机驱动器制动方式包括机械制动、能耗制动和逆变回馈等方式。机械制动需要外置刹车，以机械摩擦实现设备停车，即电机动能转化为摩擦热能；能耗制动原理为通过泄放电阻短接电机定子绕组，利用电磁力产生制动效果，本质上是将电机动能消耗在泄放电阻上；相较于前述两种制动方法，逆变回馈可将部分动能回收到直流母线上，通过逆变桥逆变成交流电反馈给电网，该方法实现了能量回收再利用，但设备成本较高。可以看出，机械制动及能耗制动方法是以能量消耗的方式进行制动，存有浪费能量的弊端；而逆变回馈方法虽可实现动能回收，但实施成本较高，且控制方法更复杂，不利于产品成本控制。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，解决了现有设备寿命短、效率低、成本高的缺陷。本专利技术所采用的技术方案是：一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，其技术要点是，包括：制动储能电路、能量再利用电路及与电机驱动器相连的控制电路，所述电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。上述方案中，所述的制动储能电路、能量再利用电路及控制电路包括电阻、第一二极管、第二二极管、超级电容组、电感、第一电子开关和第二电子开关，其中，电阻的一端与第二电子开关的一端、电感的一端连接后再与直流母线正极连接，电阻的另一端连接第二二极管的阳极，第二二极管阴极连接电感的另一端后再与超级电容组的正极连接，超级电容组的负极连接第二电子开关的另一端后再与第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极与第一电子开关的一端连接后再和直流母线的负极连接，第一电子开关的另一端连接第二电子开关的另一端，第一电子开关的控制端、第二电子开关的控制端分别和与电机驱动器相连的控制电路连接。上述方案中，当控制电路检测到电机处于发电状态时，闭合第一电子开关，电阻、第二二极管、超级电容组和第一电子开关串联形成制动储能电路，制动储能电路连接在直流母线正极和负极之间，使超级电容组充电。上述方案中，电机发电电流经电阻与第二二极管的串联电路充入超级电容组中。上述方案中，当控制电路控制第二电子开关闭合，超级电容组、电感及第二电子开关构成闭合回路，超级电容组对电感充电，电能从超级电容组转入电感；第二电子开关断开时，超级电容组、电感、直流母线侧负载及第一二极管构成能量再利用电路，电感存储的电能释放到直流母线回路中。上述方案中，制动储能电路向直流母线输出的电压为超级电容组两端电压与电感两端电压之和，控制电路根据检测的直流母线电压值来调节第二电子开关的闭合/关断信号频率，使所述能量再利用电路的输出电压维持在直流母线正常电压范围；控制电路即时监测超级电容组两端电压值，当超级电容组两端电压值低于预设值时，表明超级电容组电量将耗尽，控制电路关闭第二电子开关，结束能量释放，使直流母线恢复至正常工况。本专利技术的有益效果是：该可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。该电机驱动电路可回收电机的动能，提升设备的运行经济性、减小了设备发热，提高了设备效率、延长了设备的使用寿命，而相对于逆变回馈方式，其结构更为简单易行、成本更低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中电机驱动电路的电路原理图；图2为本专利技术实施例中制动储能电路的电路原理图；图3为本专利技术实施例中能量再利用电路的电路原理图。具体实施方式使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图3和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例：本实施例采用的可实现储能及能量再利用的电机驱动电路包括制动储能电路、能量再利用电路及与电机驱动器相连的控制电路，所述电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。本实施例中的电机驱动电路包括电阻R1、二极管D1、二极管D2、超级电容组C1、电感L1、电子开关S1和电子开关S2，电阻R1的一端与二极管D2阳极连接，电阻R1的另一端与电感L1的一端以及电子开关S2的一个接通点共同连接在直流母线正极上。电感L1的另一端与二极管D2阴极共同连接在超级电容组C1的正极上，电子开关S2的另一个接通点与二极管D1的阴极以及电子开关S1的一个接通点共同连接在超级电容组C1的负极上。电子开关S1的另一个接通点与二极管D1的阳极共同连接在直流母线负极上。电子开关S1及电子开关S2的控制端分别连至控制电路中。本实施例中，在电子开关S1关闭的情况下，电阻R1、二极管D2、超级电容组C1、电子开关S1串联形成制动储能电路，制动储能电路并联在直流母线上。电阻R1作用为限制充电电流，可根据应用工况及电机功率等级调整阻值或删减该电阻；二极管D2为充电二极管，其单向导通性可在制动储能电路工作时为充电电流提供回路，并在其他工况时反向截止；超级电容组C1即制动储能电路的能量存储器件，由若干个超级电容串联组成，选用的超级电容具体容量、耐压值及数量应根据应用工况确定。超级电容组C1与电感L1为串联，二者整体与电子开关S2并联组成泵升电路并与二极管D1串联，组成能量再利用电路，能量再利用电路整体并入直流母线中。其中，超级电容组C1的作用是输出再生能量，电子开关S2的作用为通过电子开关S2动作为电感L1充能，电感L1配合电子开关S2的高频动作实现电压泵升，二极管D1是续流二极管，为再生能量的利用提供回路。本实施例中可实现储能及能量再利用的电机驱动电路的工作原理如下当控制电路检测到电机处于发电状态时，闭合电子开关S1，超级电容组C1被并入直流母线中，制动储能电路被开启。制动储能电路开启状态下的电流流向为：电机发电电流经电阻R1与二极管D2的串联电路充入超级电容组C1中。直至控制电路检测到直流母线电压恢复正常值，关闭电子开关S1，制动储能电路停止储能。当需要将制动储能电路保存的电能释放给直流母线时，开启能量再利用电路。控制电路向电子开关S2提供高频闭合/关断信号：电子开关S2闭合时，超级电容组C1、电感L1及电子开关S2构成闭合回路，超级电容组C1对电感L1充入电流，电能从超级电容组C1转入电感L1；电子开关S2断开时，超级电容组C1、电感L1、直流母线侧负载及二极管D1构成闭合回路，电感L1存储的电能释放到直流母线回路中，此时能量再利用电路向直流母线输出的电压为超级电容组C1两端电压与电感L1两端电压的和，控制电路根据检测的直流母线电压值来调节电子开关S2高频闭合/关断信号频率，使能量再利用电路的输出电压维持在直流母线正常电压范围。控制电路即时监测超级电容组C1两端电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，其特征在于，包括：制动储能电路、能量再利用电路及与电机驱动器相连的控制电路，所述电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。

【技术特征摘要】
1.一种可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，其特征在于，包括：制动储能电路、能量再利用电路及与电机驱动器相连的控制电路，所述电机驱动器需要制动电机时，启用制动储能电路进行能量存储；电机驱动器需要利用再生能量时，启用能量再利用电路将制动储能电路中存储的能量释放。2.如权利要求1所述的可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，其特征在于，所述的制动储能电路、能量再利用电路及控制电路包括电阻、第一二极管、第二二极管、超级电容组、电感、第一电子开关和第二电子开关，其中，电阻的一端与第二电子开关的一端、电感的一端连接后再与直流母线正极连接，电阻的另一端连接第二二极管的阳极，第二二极管阴极连接电感的另一端后再与超级电容组的正极连接，超级电容组的负极连接第二电子开关的另一端后再与第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极与第一电子开关的一端连接后再和直流母线的负极连接，第一电子开关的另一端连接第二电子开关的另一端，第一电子开关的控制端、第二电子开关的控制端分别和与电机驱动器相连的控制电路连接。3.如权利要求2所述的可实现储能及能量再利用的电机驱动电路，其特征在于，当控制电路检测到电机处于发电状态时，闭合第一电子开关，电阻、...

【专利技术属性】
技术研发人员：左莹莹，戴岩，郭纯冶，贾凤鹏，
申请(专利权)人：沈阳新松智能驱动股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21