[实用新型]一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置

说明书

技术领域

本实用新型属于节能、储能技术领域，涉及一种节能装置，具体说是一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置。

背景技术

目前交流电动机的变频器驱动，在装卸货物和循环往复运动时，交流变频电机始终处在发电和用电状态，在发电状态时多采用制动电阻进行能耗制动。为节约能源采用电容储能方式将发电状态的能量进行存储，当电机切换到用电状态时将存储的能量反馈到直流母线上给电机提供电能，这样就减少了从电网吸收的能量，达到节能的目的。这样的应用属于瞬时储能，对电容来说是瞬时充放电，因此，采用超级电容器储能最有效。目前，常用的电机能耗制动节能储能装置如图2所示。

超级电容器是一种利用双电层原理直接储存电能的器件，是介于传统物理电容器和电池特性之间的一种新型储能器件，与传统的电解电容器相比，超级电容器的储能密度高、漏电流小、充电时间短、循环使用寿命长，而且其适用的温度范围也宽，是一种健康绿色环保型储能器件，近年来，作为瞬时、高功率储能器件已在电力机车、备用电源领域得到广泛应用。

但是，超级电容价格昂贵，而且超级电容器的单体电压比较低，不能满足应用工况的电压需求，通常需要将多个单体超级电容器串并联成电容器组使用，这就使超级电容器的使用成本很高，在电机能耗制动节能储能这类小规模的节电应用中，难于从节电的收益中短时间收回投入成本。

发明内容

本实用新型为现有技术存在的上述问题，提供一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置，减少超级电容器的使用数量，提高超级电容储能效率，降低节能成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置，包括电机、变频器、直流母线、DC/DC变流器、超级电容器组、制动单元、制动电阻，其特征在于，所述的DC/DC变流器的一端连接到所述直流母线的一端，所述DC/DC变流器的另一端连接到所述超级电容器组的一端，所述超级电容器组的另一端连接所述直流母线的另一端。

对上述技术方案的改进：所述的超级电容器组包括串、并联着的若干个单体超级电容器和均压装置。

本实用新型与现有技术相比的优点和积极效果是：

本实用新型通过改变超级电容器组和DC/DC变流器的连接方式，降低了超级电容器组的充电电压，减少了超级电容器的使用数量，提高了电容利用率，降低了节能成本。

附图说明

图1是本实用新型一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置的电路原理图；

图2是现有技术的电机能耗制动节能储能装置的电路原理图。

图中：1-电机、2-变频器、3-直流母线、4-DC/DC变流器、5-超级电容器组、6-制动单元、7-制动电阻。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1，本实用新型一种基于超级电容器的电机能耗制动节能储能装置的实施例，包括电机1、变频器2、直流母线3、DC/DC变流器4、超级电容器组5、制动单元6、制动电阻7，DC/DC变流器4的一端连接到直流母线3的一端，DC/DC变流器4的另一端连接到超级电容器组5的一端，超级电容器组5的另一端连接直流母线3的另一端。

上述的超级电容器组5包括串、并联着的若干个单体超级电容器和均压装置。

当供电电压为交流三相（RST）380v时，通常直流母线3的电压为540Vdc，当电机1制动时，直流母线3电压Ud>540VDC,在图2所示的现有技术中，通过DC/DC变流器4给超级电容器组5进行并联充电，这样就要求超级电容器组耐压在500Vdc左右，而超级电容器的耐压值只有2.5—2.7V，所以要串联的电容器数量很大。另外，根据电机容量以及负载下降产生的电能大小来决定并联电容的数量。当电机1工作时，超级电容器组5放电，通过DC/DC变流器4反馈到直流母线3，由于DC/DC变流器的BOOST升压回路能使放电的最低电压为300Vdc，也即电容的利用率只达到40%﹛（500-300）/500﹜。

如图1所示，本实用新型提供的节能储能装置中：

直流母线3的电压Ud=DC/DC变流器电压Ub+超级电容器组电压Uc

当电机1制动时，直流母线3的电压Ud>540Vdc；而制动单元6的门坎电压为670Vdc，也即直流母线3的电压Ud最高为670Vdc，这时DC/DC变流器4提供一个基准电压Ub=540Vdc。所以，超级电容器组5的最高充电电压为：