大功率永磁同步电机制动能量回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，包括逆变模块、整流模块、储能模块、母线电压检测模块、单片机以及功率平滑器。降压斩波电路和升压斩波电路配合使用，使得电池储能单元处在合理的充放电状态，可有效回收永磁同步电机制动生成的能量，在驱动系统欠压时通过该回收能量及时对其作出补偿，避免大功率永磁同步电机能耗制动造成的能量浪费。

High power permanent magnet synchronous motor braking energy recovery device

The utility model discloses a high-power permanent magnet synchronous motor braking energy recovery device, which comprises an inverter module, a rectifier module, an energy storage module, a bus voltage detection module, a single-chip microcomputer and a power smoothing device. With the use of the buck converter and boost chopper circuit, the battery energy storage unit in a reasonable state of charge and discharge, can effectively recover the braking of permanent magnet synchronous motor to generate energy through the energy recovery in the drive system under pressure to make compensation for it to avoid the high power permanent magnet synchronous motor braking energy caused by the waste of energy.

【技术实现步骤摘要】
大功率永磁同步电机制动能量回收装置
本技术涉及无刷永磁同步电机控制
，更具体地说，本技术涉及一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置。
技术介绍
进入21世纪，人类将面临着越来越严重的能源危机，节约能源是我国乃至全世界持续发展的必然手段。为落实《节能中长期专项规划》，国家发改委目前启动了十大重点节能工程。电机系统节能是其中的一种重点工程，节约的目标是实现电机系统运行效率提高2个百分点，形成年节电能力200亿千瓦时。如果能够很好地回收电机制动时的动能就可提高电机系统的运行效率，目前，电机的能量回收技术在我国还处于初期阶段。永磁同步电机作为一种新型机电一体化产品，因其效率高、功率密度大、调速性能好、控制简单等一系列优点，已广泛应用于工业控制、航空航天、数控机床、微特加工等领域。在实际的许多工业场合都要求永磁同步电机频繁地启动和制动，对于大功率的永磁同步电机来说，由于惯性的存在，制动时将有很大的机械动能，如何成功地利用这些动能很值得我们去研究。交流电机的制动形式通常有三种形式：能耗制动、反接制动、能量回馈制动。目前我国使用较多的方法是采用能耗制动，通过在制动回路中加入制动电阻，让能量白白地消耗掉，造成能量的巨大浪费，并且，对于对于大功率的永磁同步电机来说，由于产生的机械动能过高，可能会导致制动电阻的烧毁。电机制动时产生的能量我们可以采取两种方式来进行处理：一种是通过容量大充放电快的储能元件来储存能量；一种是高速的数字信号处理芯片来实现回馈，使能量回馈到电网，从而达到能量回收的目的。对于能量直接回馈到电网这种方法，适用于位能型负载，因为对于位能型负载要求有很大的储能装置。由于电网对谐波成分要求非常高，这就要求对其控制，且电路比较复杂。综上所述，提出一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本技术还有一个目的是提供一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，针对大功率永磁同步电机采用能耗制动造成能量浪费，并且易烧毁制动电阻的问题，本案从电压控制的角度来有效控制大功率永磁同步电机制动能量的传输，并且将电网电压波动考虑在其中，制动时切断母线，回收制动能量，启动后通过该回收能量对母线电压及时调整，既可有效避免大功率永磁同步电机采用能耗制动造成的能量浪费，保护系统元器件；同时可以保证永磁同步电机启动后母线电压的稳定，防止电网波动对驱动系统造成伤害。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，包括:逆变模块，其输入端与电源连接，所述逆变模块的输出端连接永磁同步电机的定子，所述逆变模块的直流母线之间设置有一母线电容；储能模块，其包括电池储能单元、端电容、第一支路以及第二支路，所述电池储能单元输出正极分别连接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路组成，所述第二支路由依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路组成，两路并联后输出连接在所述端电容上，所述第一常开继电器和第二常开继电器的输入端分别连接在所述电池储能单元输出正极端上；整流模块，其输入端通过一功率平滑器连接所述永磁同步电机的定子，所述整流模块的输出端连接所述端电容两端；母线电压检测模块，其输入端连接所述母线电容和端电容两端；以及单片机，其输入端连接所述母线电压检测模块的输出端，所述单片机的输出端分别连接所述逆变模块、储能模块和整流模块的控制端；其中，所述永磁同步电机上设置有编码器，所述编码器输出端与所述单片机输入端连接，所述逆变模块通过一第三常开继电器与所述母线电容连接，所述端电容通过串联的第四常开继电器和限流电阻与所述母线电容两端连接。优选的，所述逆变模块依次由第一IGBT至第六IGBT组成的三对IGBT桥臂连接而成，所述母线电容两侧通过一桥式整流器连接电网；所述整流模块依次由第七IGBT至第十二IGBT组成的三对IGBT桥臂连接而成；所述单片机输出端连接各个所述IGBT的驱动端。优选的，所述降压斩波电路包括依次连接的第十三IGBT和第一电感以及阴极端连接在所述第十三IGBT和第一电感之间的第一二极管，所述第一二极管的阳极端连接在所述端电容负极端，所述第十三IGBT连接所述第一常闭继电器，所述第一电感连接所述端电容正极端。优选的，所述升压斩波电路包括依次连接的第二电感和第二二极管以及第一端连接在所述第二电感和第二二极管之间的第十四IGBT，所述第十四IGBT第二端连接所述端电容负极端，所述第二电感连接所述第二常闭继电器，所述第二二极管阴极连接所述端电容正极端。优选的，所述第一常开继电器、第一常闭继电器、第二常开继电器、第二常闭继电器构成互锁装置，所述端电容为大容量储能电容。优选的，所述端电容两端还连接有一次稳压电路，其包括依次连接的第五常开继电器、可调电感、第三二极管、由四个三极管构成的双臂电桥和连接在所述双臂电桥之间的缓充电容，所述第五常开继电器与所述端电容的正极端连接，所述双臂电桥的第一端连接所述第三二极管的阴极端，所述双臂电桥的第二端连接所述端电容的负极端，各个所述三极管的控制端与所述单片机连接。本技术至少包括以下有益效果：1、本技术采用的大功率永磁同步电机制动能量回收装置，结构简单，成本低，实用性强，控制方便，降压斩波电路和升压斩波电路配合使用，使得电池储能单元处在合理的充放电状态，既可以最大限度地利用好具有波动性的电网资源，防止欠压、过压等对永磁同步电机驱动系统的破坏，同时可以有效回收永磁同步电机制动生成的能量，在驱动系统欠压时通过该回收能量及时对其作出补偿，并且在驱动系统出现故障时通过该存储能量可继续保证永磁同步电机的正常运转；2、考虑大功率永磁同步电机的特殊性，制动时回收制动能量，启动后通过该回收能量对母线电压及时调整，控制方法更加灵活，有效避免大功率永磁同步电机采用能耗制动造成的能量浪费。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本技术装置的结构示意图；图2为所述次稳压电路的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例一本技术电提供了一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，如图1所示，包括逆变模块1、整流模块2、储能模块3、母线电压检测模块4、单片机5以及功率平滑器6。逆变模块1输入端与电源连接，所述逆变模块1的输出端连接永磁同步电机7的定子，所述逆变模块1的直流母线之间设置有一母线电容C1。储能模块3，其包括电池储能单元、端电容C2、第一支路以及第二支路，所述电池储能单元输出正极分别连接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次连接的第一常开继电器KM11、第一常闭继电器KM12以及降压斩波电路组成，所述第二支路由依次连接的第二常开继电器KM21、第二常闭继电器KM22以及升压斩波电路组成，两路并联后输出连接在所述端电容C2上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，其特征在于，包括：逆变模块，其输入端与电源连接，所述逆变模块的输出端连接永磁同步电机的定子，所述逆变模块的直流母线之间设置有一母线电容；储能模块，其包括电池储能单元、端电容、第一支路以及第二支路，所述电池储能单元输出正极分别连接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路组成，所述第二支路由依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路组成，两路并联后输出连接在所述端电容上，所述第一常开继电器和第二常开继电器的输入端分别连接在所述电池储能单元输出正极端上；整流模块，其输入端通过一功率平滑器连接所述永磁同步电机的定子，所述整流模块的输出端连接所述端电容两端；母线电压检测模块，其输入端连接所述母线电容和端电容两端；以及单片机，其输入端连接所述母线电压检测模块的输出端，所述单片机的输出端分别连接所述逆变模块、储能模块和整流模块的控制端；其中，所述永磁同步电机上设置有编码器，所述编码器输出端与所述单片机输入端连接，所述逆变模块通过一第三常开继电器与所述母线电容连接，所述端电容通过串联的第四常开继电器和限流电阻与所述母线电容两端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种大功率永磁同步电机制动能量回收装置，其特征在于，包括：逆变模块，其输入端与电源连接，所述逆变模块的输出端连接永磁同步电机的定子，所述逆变模块的直流母线之间设置有一母线电容；储能模块，其包括电池储能单元、端电容、第一支路以及第二支路，所述电池储能单元输出正极分别连接所述第一支路和第二支路，所述第一支路由依次连接的第一常开继电器、第一常闭继电器以及降压斩波电路组成，所述第二支路由依次连接的第二常开继电器、第二常闭继电器以及升压斩波电路组成，两路并联后输出连接在所述端电容上，所述第一常开继电器和第二常开继电器的输入端分别连接在所述电池储能单元输出正极端上；整流模块，其输入端通过一功率平滑器连接所述永磁同步电机的定子，所述整流模块的输出端连接所述端电容两端；母线电压检测模块，其输入端连接所述母线电容和端电容两端；以及单片机，其输入端连接所述母线电压检测模块的输出端，所述单片机的输出端分别连接所述逆变模块、储能模块和整流模块的控制端；其中，所述永磁同步电机上设置有编码器，所述编码器输出端与所述单片机输入端连接，所述逆变模块通过一第三常开继电器与所述母线电容连接，所述端电容通过串联的第四常开继电器和限流电阻与所述母线电容两端连接。2.如权利要求1所述的大功率永磁同步电机制动能量回收装置，其特征在于，所述逆变模块依次由第一IGBT至第六IGBT组成的三对IGBT桥臂连接而成，所述母线电容两侧通过一桥式整流器连接电网；所述整流模块依次由第七IGBT至第十二I...

【专利技术属性】
技术研发人员：储建华，王刚，韦汉培，扶文树，左昱昱，
申请(专利权)人：江苏开璇智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32