專利名稱：車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種將勢能轉(zhuǎn)化為電能，并用電瓶組儲存起來，用于起升和轉(zhuǎn)場 的車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置。
背景技術(shù)：
通常輪胎式集裝箱龍門起重機(簡稱RTG)通過能耗電阻將主卷向下的勢能轉(zhuǎn)變 為熱能消耗掉，造成浪費。“油改電”后，使用車載電瓶轉(zhuǎn)場的雙動力驅(qū)動RTG，有效解決了 對“柴油發(fā)動機_發(fā)電機”的依賴，實現(xiàn)了綠色環(huán)保。由于輪胎式集裝箱龍門起重機(RTG) “油改電”后，在過街轉(zhuǎn)場過程中，目前已采用 車載電瓶轉(zhuǎn)場的方式，有效利用了市電作業(yè)，又徹底放棄了發(fā)動機，實現(xiàn)了低成本，免維護， 低噪音，無排放，綠色環(huán)保，但現(xiàn)方案仍存在以下弊端一，起升機構(gòu)是RTG的主要機構(gòu)，使用頻率最高，能耗消耗最大，起升時所需電能 最高，對電網(wǎng)需求最大；下降時電機處于再生發(fā)電狀態(tài)，勢能轉(zhuǎn)化為電能回饋給直流母線， 過高的直流電對系統(tǒng)是有害的，這部分電能通常通過機車配置的能耗電阻轉(zhuǎn)化為熱能釋放 掉了，是一種浪費。二，使用車載電瓶轉(zhuǎn)場的“雙動力驅(qū)動” RTG雖然徹底放棄了發(fā)動機，實現(xiàn)了低成 本，免維護，低噪音，無排放，綠色環(huán)保，但電瓶始終處于充電狀態(tài)，但是多余部分電能仍然 以熱能形式通過系統(tǒng)制動電阻消耗。自身對電能也是一種消耗和浪費。在RTG電瓶車載轉(zhuǎn)場裝置的基礎(chǔ)上急需研發(fā)一種勢能回收裝置，簡稱DC/DC。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本實用新型的目的是提供一種車載轉(zhuǎn)場勢能回收 裝置，以利于達到回收起升機構(gòu)下放重物的勢能，將其用于對電瓶組的充電，電瓶在起升機 構(gòu)提起重物時提供部分電能，并在轉(zhuǎn)場時提供全部所需電能。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝 置，該裝置安裝于起重機起升機構(gòu)和車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置的結(jié)構(gòu)之中，其中所述勢能回收裝 置包括有相互電連接的逆變電源、接觸器、變頻器、電池組，所述勢能回收裝置經(jīng)過接觸器 與起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排相連，所述勢能回收裝置的逆變電源與車載電瓶轉(zhuǎn)場 裝置相連；所述勢能回收裝置中與變頻器直流母排相連的直流輸入端為直流端，與車載電 瓶轉(zhuǎn)場裝置相連的一端為輸出端，這兩端分別設(shè)有電容C1、電容C2及直流電壓檢測裝置 VF、直流電壓檢測裝置VF0，同時這兩端正極線路上的正極電路是由二極管D1、二極管D2與 晶體管Q1、晶體管Q2組成的兩組方向相反的線路并聯(lián)而成，該并聯(lián)線路兩端分別串聯(lián)電抗 器L1、電抗器L2，所述輸出端并聯(lián)有由晶體管Q3與電阻R組成的電路，所述正極電路連接 有電流檢測裝置DCCT。本實用新型的效果是使RTG在徹底放棄了高成本；高維護費用；高污染的發(fā)動 機一發(fā)電機組供電方式的同時有效利用了起升機構(gòu)的勢能，使機車整體電能消耗明顯下降，節(jié)能效果顯著。從根本上解決了起升機構(gòu)勢能浪費問題和困擾油改電后RTG的轉(zhuǎn)場問 題，回收的電能有效的用于重物起升及轉(zhuǎn)場操作。由于電瓶作為電能回收的載體，既保證了 重物起升的動力，又保證了 RTG全場作業(yè)能力，其響應速度與原狀況基本相同，同時增加費 用較少，充分利用了 RTG的原有設(shè)備，改動少，投入小，安全可靠，維護方便，實現(xiàn)了低成本， 免維護，低噪音，無排放，綠色環(huán)保，高效節(jié)能。

圖1是本實用新型的DC/DC器件的原理圖；圖2是本實用新型的DC/DC總體原理圖；圖3是應用本實用新型DC/DC的市電工作時起升下降的電能流注圖；圖4是應用本實用新型DC/DC的市電工作時起升上升的電能流注圖；圖5是應用本實用新型DC/DC轉(zhuǎn)場時電能流注圖。圖1中C1，C2-電容；VF，VF0-直流電壓檢測裝置；Dl，D2-二極管；Ql，Q2， Q3-IGBT ；LI, L2-電抗器；R-電阻；KM1-接觸器；S1-空氣開關(guān)；BT1-BT54-電瓶；E+-電源 正極；E-電源負極；圖2中AC460V-交流輸入電壓；AC/DC-整流器；M-接觸器；輔助充電AC/DC-輔助 充電器；DC/DC-勢能回收裝置；輔變-輔助變壓器；DC/AC-逆變電源。
具體實施方式
結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置的結(jié)構(gòu)加以說明。如圖1所示，本實用新型的勢能回收車載轉(zhuǎn)場裝置的勢能回收裝置，簡稱DC/DC， 主要結(jié)構(gòu)為該裝置安裝于起重機起升機構(gòu)和車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置的結(jié)構(gòu)之中，所述DC/DC 包括有相互電連接的逆變電源DC/AC、接觸器KM1、變頻器AC/DC、電池組，所述DC/DC經(jīng)過接 觸器與起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排相連，所述DC/DC的逆變電源與車載電瓶轉(zhuǎn)場裝 置相連。所述DC/DC中與變頻器直流母排相連的直流輸入端為直流端，與車載電瓶轉(zhuǎn)場裝 置相連的一端為輸出端，這兩端分別設(shè)有電容C1、電容C2及直流電壓檢測裝置VF、VF0,同 時這兩端正極線路上的正極電路是由二極管D1、二極管D2分別與絕緣柵雙極型的晶體管 Q1、晶體管Q2組成的兩組方向相反的線路并聯(lián)而成，該并聯(lián)線路兩端分別串聯(lián)電抗器L1、 電抗器L2，所述輸出端并聯(lián)有絕緣柵雙極型的晶體管Q3與電阻R組成的電路，所述正極電 路連接有電流檢測裝置DCCT。所述空氣開關(guān)S1安裝在DC/DC與電池組之間，為檢修控制 設(shè)計。DC/DC功能的實現(xiàn)是由其控制板通過程序結(jié)合各輸入信號控制各絕緣柵雙極型的 晶體管等元件，從而改變電流流向，實現(xiàn)直流的正向和反向流動，實現(xiàn)了能量回收充電與電 瓶放電的控制功能。直流輸入端可以通過接觸器控制使DC/DC與RTG起升的起重機起升機 構(gòu)的變頻器直流母排接通或斷開，直流輸出端可以通過開關(guān)使DC/DC與電瓶組分離，而實 現(xiàn)快速響應的功能。該勢能回收裝置的根本原理就是將起升機構(gòu)勢能轉(zhuǎn)化為電能對電瓶組充電，同 時，電瓶組的儲能利用在以下兩處其一，當起升機構(gòu)上升時，部分功率由電池提供，降低了 對電網(wǎng)電能的需求，節(jié)省了電能；其二，在切斷外在電源的情況下，由電瓶組提供電能實現(xiàn)過街轉(zhuǎn)場的目的。使得RTG既避免了勢能浪費，減少了自身消耗，又從根本上解決了油改電 后的場橋箱區(qū)轉(zhuǎn)場問題。在正常生產(chǎn)操作中，作為輔助充電器的輔助充電AC/DC控制對電瓶組的充電量維 持在85-90%之間；在貨物下降時，電機回饋到起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母線上的電 能引起直流母線上直流電壓的提高，通過DC/DC裝置對電瓶組進行充電。當重物起升時電 池向起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母線提供電能，降低系統(tǒng)的電能消耗；RTG轉(zhuǎn)場時，一路 通過接觸器控制變換，將電瓶組的直流電通過DC/DC裝置連接到變頻器的起重機起升機構(gòu) 的變頻器直流母線上，再通過變頻器轉(zhuǎn)換成可控的交流電驅(qū)動場橋大車電機運行，另一路 連接逆變電源DC/AC裝置，為場橋的輔助控制回路與部分照明電路提供交流電源，共同實 現(xiàn)RTG的轉(zhuǎn)場。本實用新型的勢能回收車載轉(zhuǎn)場裝置的工作原理描述通過BT1-BT54電瓶組的電池共54塊串聯(lián)，并結(jié)合熔斷器、二極管等組成供電單 元，并按正負極對應關(guān)系通過DC/DC，與RTG變頻器直流母排相連，與輔助充電AC/DC相連， 與DC/AC電源柜直流端相連；輔助充電AC/DC裝置交流輸入端與RTG的460V AC供電電纜 相連；DC/AC電源柜交流輸出端與RTG的輔助供電變壓器相連，如圖2所示。如圖3所示，圖中空白箭頭指向為市電流向；帶剖線箭頭指向為主卷電機勢能發(fā) 電流向；帶剖線箭頭指向為以上兩種電流匯總后電流流向。當RTG使用市電時，接觸器M閉合，起升向下下放重物時，電機處于發(fā)電制動狀態(tài)， 所產(chǎn)生的電能，通過四象限運行的變頻裝置，向起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排回饋電 能，與輔助充電裝置AC/DC累加，通過DC/DC向電瓶組充電。如圖4所示，圖中空白箭頭指向為市電流向；帶剖線箭頭指向為電池組釋放電流 流向；帶剖線箭頭指向為以上兩種電流匯總后驅(qū)動主卷電機的電流流向。當RTG使用市電 時，接觸器M閉合，起升向上提升重物時，電瓶組通過DC/DC向起重機起升機構(gòu)的變頻器直 流母排供電，與輔助充電裝置AC/DC共同向驅(qū)動變頻器供電，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。如圖5所示，圖中帶剖線箭頭指向為電池組釋放電流流向；空白箭頭指向為電瓶 組釋放電流提供輔助設(shè)備用電電流流向；帶剖線箭頭指向為電瓶組釋放電流提供大車電機 1/2用電電流流向。RTG轉(zhuǎn)場時，市電已斷開，接觸器M斷開，電瓶組通過DC/AC裝置向系統(tǒng) 提供輔助控制及照明供電，并且通過DC/DC向起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排供電，提 供兩臺大車變頻器供電，驅(qū)動大車電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)場。輔助充電裝置AC/DC控制對電瓶組 的充電量維持在85-90%之間。滿足RTG轉(zhuǎn)場的需要。
權(quán)利要求一種車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置，該裝置安裝于起重機起升機構(gòu)和車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置的結(jié)構(gòu)之中，其特征是所述勢能回收裝置包括有相互電連接的逆變電源、接觸器、變頻器、電池組，所述勢能回收裝置經(jīng)過接觸器與起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排相連，所述勢能回收裝置的逆變電源與車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置相連；所述勢能回收裝置中與變頻器直流母排相連的直流輸入端為直流端，與車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置相連的一端為輸出端，這兩端分別設(shè)有電容C1、電容C2及直流電壓檢測裝置VF、直流電壓檢測裝置VFO，同時這兩端正極線路上的正極電路是由二極管D1、二極管D2與晶體管Q1、晶體管Q2組成的兩組方向相反的線路并聯(lián)而成，該并聯(lián)線路兩端分別串聯(lián)電抗器L1、電抗器L2，所述輸出端并聯(lián)有由晶體管Q3與電阻R組成的電路，所述正極電路連接有電流檢測裝置DCCT。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置，其特征是所述晶體管為絕緣柵雙 極型晶體管。
專利摘要本實用新型提供一種車載轉(zhuǎn)場勢能回收裝置，該裝置包括有相互電連接的逆變電源、接觸器、變頻器、電池組，該裝置經(jīng)過接觸器與起重機起升機構(gòu)的變頻器直流母排相連，該裝置的逆變電源與車載電瓶轉(zhuǎn)場裝置相連；該裝置的直流端和輸出端兩端分別設(shè)有電容及直流電壓檢測裝置，同時這兩端正極線路上的正極電路上有兩組方向相反的并聯(lián)線路，并連接有電流檢測裝置。本實用新型的效果是使RTG有效利用了起升機構(gòu)的勢能，使機車整體電耗明顯下降，解決了起升機構(gòu)勢能浪費問題和困擾油改電后RTG的轉(zhuǎn)場問題，回收的電能有效的用于重物起升及轉(zhuǎn)場操作。該裝置響應速度與原狀況基本相同，充分利用了RTG的原有設(shè)備，安全可靠，維護方便，低噪音，低成本，無排放，綠色環(huán)保，高效節(jié)能。
文檔編號H02J7/00GK201690257SQ20092025223
公開日2010年12月29日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者安國利, 張毅, 李樹杰, 計偉, 鄧永寧 申請人:天津東方海陸集裝箱碼頭有限公司;北京眾之望科技有限公司