專(zhuān)利名稱(chēng)：可以回收能量的數(shù)控電力拖動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全數(shù)控電力拖動(dòng)裝置，特別涉及一種在其運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程中可以回收能量的數(shù)控電力拖動(dòng)裝置，屬于電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)，主要分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。前者工作原理簡(jiǎn)單、制造方便，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)中。后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)量大，雖然可以適當(dāng)調(diào)節(jié)其運(yùn)轉(zhuǎn)工況，但控制精度低，負(fù)載特性軟。兩者都不可直接采用數(shù)字控制。為此，申請(qǐng)人研制了一種結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、有較高效率，又可直接采用數(shù)字控制，特別適合各種變工況場(chǎng)合使用的全數(shù)控電力拖動(dòng)裝置(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N92100001.4)。該裝置可以對(duì)拖動(dòng)對(duì)象的速度、加速度、方向、扭矩、行程等五個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)控，可以用作各種機(jī)械的動(dòng)力源。但是，在一些與起重有關(guān)的裝置中，在它的工作過(guò)程中，有些時(shí)候裝置從電流中獲取能量做功(即吊起重物)的同時(shí)，其所輸入的能量有相當(dāng)一部分以勢(shì)能的方式被貯存到裝置的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件中去了，這個(gè)過(guò)程可以稱(chēng)為儲(chǔ)能過(guò)程;而在其逆過(guò)程(即卸下重物)中，這一部分儲(chǔ)存的能量并沒(méi)有得到很好地合理有效應(yīng)用，常常白白消耗掉了。在傳統(tǒng)常規(guī)裝置中，通常是利用一套制動(dòng)系統(tǒng)裝置，利用機(jī)械摩擦方法把儲(chǔ)存的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成熱能，再通過(guò)空氣熱交換，把這部分能量從裝置中消耗出去。這種傳統(tǒng)方法，從節(jié)能觀點(diǎn)來(lái)看極不合理，而且制動(dòng)裝置工作條件惡劣，極易磨損，維護(hù)工作量大。
本發(fā)明的目的是在原來(lái)發(fā)明的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而設(shè)計(jì)一種可以回收能量的數(shù)控電力拖動(dòng)裝置。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如附

圖1所示，它包括有由定子1、定子線圈2、轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)子支承4組成的電機(jī)裝置和數(shù)字控制裝置，其特征在于在轉(zhuǎn)子3的外緣有用稀土永磁材料制成的磁極5，在磁極5的外圍包有護(hù)環(huán)6，在定子線圈2外接有可變頻逆變電源7，該逆變電源7還通過(guò)一個(gè)大功率電力電子開(kāi)關(guān)組件9和濾波電容器組10與直流負(fù)載11相接，有對(duì)可變頻逆變電源7，電力電子開(kāi)關(guān)組件9進(jìn)行控制的，并可以和其他設(shè)備共有的可編程控制器8。
附圖2表明了電機(jī)部分的剖視結(jié)構(gòu)原理圖。
本發(fā)明由定子1、定子線圈2、轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)子支承4組成了電能與機(jī)械能的動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置，它的作用原理與同步電機(jī)是相同的由于轉(zhuǎn)子外緣固裝有稀土永磁材料制成的磁極5，使轉(zhuǎn)子3成為永磁轉(zhuǎn)子。當(dāng)在定子線圈2中饋入交變電流時(shí)，此電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永磁場(chǎng)相互作用，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生輸出扭矩。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與交變電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度是相同的。本發(fā)明使用可變頻逆變電源7給定子線圈2饋電，可變頻逆變電源7把普通工頻交流電或直流電變成頻率和相位都可變的交流電輸出，它不僅可以被控改變輸出電流的頻率和相位關(guān)系，還可被控改變輸出電流的大小。通過(guò)控制改變可變頻逆變電源7的輸出電流頻率和相位，就可控制轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，通過(guò)控制改變可變頻逆變電源7的輸出電流大小，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子3的輸出扭矩，還可通過(guò)可編程控制器8對(duì)其所控的可變頻逆變電源7的輸出電流，頻率進(jìn)行積分，實(shí)現(xiàn)對(duì)行程的控制?？傊梢酝ㄟ^(guò)數(shù)字控制的方法，籍助可編程控制器8對(duì)本發(fā)明的輸出轉(zhuǎn)速、加速度、運(yùn)動(dòng)方向、扭矩和行程都實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)時(shí)控制。當(dāng)本發(fā)明用于起重機(jī)械時(shí)，在其舉起重物的工作行程中，本發(fā)明可如上述利用可編程控制器根據(jù)當(dāng)時(shí)的工況和輸出要求，對(duì)可變頻逆變電源發(fā)出控制信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)速、加速度、運(yùn)動(dòng)方向、扭矩和行程進(jìn)行控制;而在卸下重物負(fù)載的逆過(guò)程中，也就是裝置釋放勢(shì)能的過(guò)程中，會(huì)有一部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換成三相交流電。換言之，在逆過(guò)程中，由定子、定子線圈、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子支承構(gòu)成的機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)換裝置，是處于典型的同步發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作中，因而在其電源線中會(huì)有三相交流電輸出。此三相交流電進(jìn)入可調(diào)頻逆變電源7中，由其內(nèi)部的三相全波整流橋組件整流轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)一個(gè)大功率電力電子開(kāi)關(guān)組件9和濾波電容器組10，就可饋送到一個(gè)直流耗能負(fù)載11上去輸出作功，該直流負(fù)載可以根據(jù)具體情況確定之。大功率電力電子開(kāi)關(guān)組件9的作用是本發(fā)明在工作過(guò)程中它處于截止?fàn)顟B(tài)，使得其后的裝置都處在關(guān)斷狀態(tài)，不影響本發(fā)明正常工作;只有逆向過(guò)程中，它才處于導(dǎo)通狀態(tài)，使得電機(jī)部分產(chǎn)生的交流電才能夠向輔助的直流負(fù)載饋電。電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電被轉(zhuǎn)換成直流電之后，也可以由可調(diào)頻逆變電源7內(nèi)部的與三相交流電網(wǎng)同步的直流-交流逆變器再逆變成三相交流電，饋送回供電電網(wǎng)。這些過(guò)程都是由可編程控制器8發(fā)出相應(yīng)指令來(lái)協(xié)調(diào)、均衡和控制相關(guān)裝置動(dòng)作而完成的。而可編程控制器8的控制策略和要求可以預(yù)存在它的存儲(chǔ)器中，也可以使用其他上層控制計(jì)算機(jī)通過(guò)串行通訊接口給可編程控制器8輸入符合設(shè)計(jì)要求的各種數(shù)字指令，再由可編程控制器8根據(jù)工況要求，對(duì)可變頻逆變電源7，電力電子開(kāi)關(guān)組件9給出相應(yīng)控制信號(hào)，來(lái)完成全數(shù)控的可回收能量的電力拖動(dòng)裝置的操作運(yùn)行。
本發(fā)明中的稀土永磁材料制成的磁極5可以是分成數(shù)塊、分別固定的;也可以是環(huán)形的整體。磁極5外圍包裹的護(hù)環(huán)6應(yīng)用高強(qiáng)度順磁材料制造，使轉(zhuǎn)子能夠承受高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的作用力。轉(zhuǎn)子采用鐵磁性材料(如礦鋼片、玻莫合金等)制造，以利導(dǎo)磁。
本發(fā)明在正常對(duì)外做功的逆過(guò)程中，把已經(jīng)積存的勢(shì)能再經(jīng)電機(jī)和相應(yīng)控制裝置，轉(zhuǎn)換成直流電或交流電做功，既避免了能量的無(wú)謂消耗，和機(jī)械部件的加劇磨損，又提高了能量的使用效率，減少維護(hù)工作量。
本發(fā)明中所用的可調(diào)頻逆變電源7可以使用專(zhuān)利號(hào)為CN90202757或CN90203323的專(zhuān)利，也可以使用日本富士公司的G7系列逆變器，本發(fā)明無(wú)特殊要求?？删幊炭刂破?可以是普通工業(yè)過(guò)程控制器，也可以是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，還可以是與其他控制裝置或者其他設(shè)備所共有的中央控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面，使用分時(shí)分址的方法對(duì)各個(gè)傳感器及控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。
權(quán)利要求
一種可以回收能量的數(shù)控電力拖動(dòng)裝置，包括有由定子1、定子線圈2、轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)子支承4組成的電機(jī)裝置和數(shù)字控制裝置，其特征在于在轉(zhuǎn)子3的外緣有用稀土永磁材料制成的磁極5，在磁極5的外圍包有護(hù)環(huán)6，在定子線圈2外接有可變頻逆變電源7，該逆變電源7還通過(guò)一個(gè)大功率電力電子開(kāi)關(guān)組件9和濾波電容器組10與直流負(fù)載11相接，有對(duì)可變頻逆變電源7，電力電子開(kāi)關(guān)組件9進(jìn)行控制的，并可以和其他設(shè)備共有的可編程控制器8。
全文摘要
一種可以回收能量的數(shù)控電力拖動(dòng)裝置，特別適用于作與起重有關(guān)的動(dòng)力源。它包括有由定子、定子線圈和稀土永磁材料作磁極的轉(zhuǎn)子，由可變頻逆變電源對(duì)定子線圈饋電，有對(duì)可變頻逆變電源，大功率電力電子開(kāi)關(guān)組件進(jìn)行控制、并可與其他設(shè)備共有的可編程控制器。在工作行程時(shí)，可對(duì)其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、扭矩、行程實(shí)行數(shù)據(jù)；在其逆行程時(shí)，可用數(shù)控方法，把工作過(guò)程中儲(chǔ)存的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成直流電拖動(dòng)直流負(fù)載，或者轉(zhuǎn)換成交流電饋送回供電網(wǎng)。
文檔編號(hào)H02P3/18GK1078581SQ9210319
公開(kāi)日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1992年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月14日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠