[发明专利]动势能储运回路与电动机复合驱动系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种动势能储运回路与电动机复合驱动系统及其控制方法，该系统由动势能储运回路辅助电动机共同驱动负载，主电动机制动时将能量储存入超级电容，以备后用。本发明公开的动势能储运回路与电动机复合驱动系统具有减小电动机体积、降低电动机的装机功率、提高电动机的工作效率、降低电动机工作过程中的能量损耗等优势。

技术领域

本发明属液压驱动领域，具体涉及一种动势能储运回路与电动机复合驱动系统及其控制方法。

背景技术

电动机是目前工业领域应用最为广泛的动力源之一，为了达到节能减排的目的，一般采用变频技术调节电动机转速，使电动机的输出功率与负载需求一致。为了满足某些应用场合下的大功率需求，电动机的体积需要很大，其在机器中的合理布置就变得极为困难，甚至无法布置，并且，许多应用场合要求电动机处于低速大扭矩运行工况，受目前电动机输出扭矩的制约，必须附加减速器才能实现这一功能，这就使得电动机整体的体积进一步增大。除此之外，当前电动机驱动系统存在着启动电流大、发热严重等问题，尤其是在负载减速制动过程中，电动机工作在发电动机状态，通常采用设置制动电阻的方式，将惯性负载减速制动过程中的动能转化为热能消耗掉，这样会造成较大的能耗并引起电动机发热。为满足短时间的峰值功率需求，需按照最大的启动负载来配置电动机装机功率，使电动机长时间工作在低效率工作区域，造成较大的能量损耗，过大的启动电流也会对电网产生冲击和影响。为了回收利用电动机制动过程中的动能，现有的方法是：通过逆变器将电动机制动过程中发出的电能回馈到主电网，但这种方法会对电网电压产生冲击并引起大的波动，影响其他用电设备安全运行。

发明内容

针对现有电动机驱动存在的上述技术问题，本发明提供一种动势能储运回路与电动机复合驱动系统及其控制方法。该复合驱动系统由动势能储运回路与电动机共同驱动，具有减小电动机体积、降低电动机的装机功率、提高电动机的工作效率、降低电动机工作过程中的能量损耗等优势。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

动势能储运回路与电动机复合驱动系统，它包括动势能储运回路、主电动机、第I变频器、控制器、电磁离合器、减速器、双向DC-DC变换器、超级电容器组、转速传感器、电流互感器和惯性负载，所述主电动机的第一输出轴与减速器的输入轴通过电磁离合器连接，减速器的输出轴与惯性负载连接，第I变频器的输入端和输出端分别与控制器和主电动机连接，第I变频器的直流母线与双向DC-DC变换器的一端连接，双向DC-DC变换器的另一端连接到超级电容器组，双向DC-DC变换器的控制端与控制器连接；转速传感器与主电动机的第二输出轴连接，其输出信号输入控制器，电流互感器设在第I变频器与主电动机连接的电源线上，其检测信号端与控制器连接；

所述动势能储运回路由电比例四象限液压泵/马达、恒压变量液压泵、液压泵驱动电动机、第II变频器、安全阀、油箱、二位二通电磁阀、液压蓄能器、压力传感器和位移传感器组成；所述电比例四象限液压泵/马达的驱动轴通过电磁离合器与主电动机的第二输出轴连接，电比例四象限液压泵/马达的第一油口P₁、恒压变量液压泵的出油口和安全阀的进油口与二位二通电磁阀的A油口通过液压管路连接；二位二通电磁阀的B油口和压力传感器与液压蓄能器连接，压力传感器的输出信号输入控制器；电比例四象限液压泵/马达的第二油口P₂、恒压变量液压泵的进油口和安全阀的出油口均与油箱连通；位移传感器与电比例四象限液压泵/马达的变量活塞连接检测其摆角变化，位移传感器的输出信号输入控制器；第II变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；电比例四象限液压泵/马达的摆角控制器和二位二通电磁阀的控制端与控制器连接。

本发明又一技术方案是：