CN102594227B

CN102594227B - 变频控制以及具有该的工程机械

Info

Publication number: CN102594227B
Application number: CN 201210045265
Authority: CN
Inventors: 何首文; 许名熠; 张二玲; 胡宇智; 游维
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: CN102594227A

Abstract

本发明公开了一种变频控制***，该***包括至少一个变频器(210，220，230)；以及与至少一个变频器电连接的至少一个电机(310，320，330)；其特征在于，该***还包括：回馈装置(400)，该回馈装置(400)的直流端与至少一个变频器(210，220，230)的直流端电连接，该回馈装置(400)用于在该回馈装置(400)的直流端上的电压大于设定电压阈值的情况下，将该回馈装置(400)的直流端上的直流电能转换成交流电能并将该交流电能回馈到电网(100)。

Description

变频控制***以及具有该***的工程机械

技术领域

本发明涉及一种变频控制***以及具有该***的工程机械。

背景技术

在一些应用变频器与电机组合的工程机械中，例如塔式起重机，当采用电机制动时(例如起重机吊重下降或减速)，电机会转到发电模式，电机所发出的电能通常会释放到泄能电阻上，转换为热能消耗。在其他情况中，可以采用四象限变频器将电机发出的电能回馈到电网。

但是，上述两种处理再生电能的方式都存在不同的缺陷。使用泄能电阻将发出的电能转换为热能消耗本身对能量是一种浪费，而且需要配置体积较大的电阻柜。而采用四象限变频器将再生电能回馈给电网虽然不浪费电能，但四象限变频器造价高，无疑会提高应用成本。如果工程机械中需要用到多个变频器，采用四象限变频器从性价比上并不合算。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、节能的方案。

为了实现上述目的，本发明提供一种变频控制***，该***包括至少一个变频器；与至少一个变频器电连接的至少一个电机；其中，该***还包括：回馈装置，该回馈装置的直流端与至少一个变频器的直流端电连接，该回馈装置用于在该回馈装置的直流端上的电压大于设定电压阈值的情况下，将该回馈装置的直流端上的直流电能转换成交流电能并将该交流电能回馈到电网。

本发明还提供一种工程机械，该工程机械包括上述变频控制***。

通过上述技术方案，可以将电机在发电状态下产生的电能通过回馈装置回馈到电网，绿色环保，节能效果明显。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的实施方式提供的变频控制***的结构框图；以及

图2是根据本发明的实施方式提供的变频控制***主回路电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明的实施方式提供的变频控制***的结构框图；图2是根据本发明的实施方式提供的变频控制***主回路电路图。参考图1和图2，根据本发明的一个实施方式，提供了一种变频控制***，该***可以包括至少一个变频器210、220、230；与至少一个变频器210、220、230电连接的至少一个电机310、320、330；其中，该***还可以包括：

回馈装置400，该回馈装置400的直流端与至少一个变频器210、220、230的直流端电连接，该回馈装置400用于在该回馈装置400的直流端上的电压大于设定电压阈值的情况下，将该回馈装置400的直流端上的直流电能转换成交流电能并将该交流电能回馈到电网100。当直流端上的电压降低到不再大于设定的电压阀值时，则回馈将会停止。

所述回馈装置400可以是本领域技术人员公知的装置，例如深圳加能公司的回馈装置PFH75-4。具体来说，回馈装置400可以包括多个组件或功能。例如，回馈装置400可以包括逆变器，用于将直流电转换成交流电。回馈装置400还可以包括比较单元，用于将回馈装置400的直流端上的电压与设定电压阈值进行比较，以及在电压大于设定电压阈值时将该直流电输出到逆变器。设定电压阈值可以根据不同需求灵活设定。设定电压阈值的范围可以例如为620V-680V。

为了使回馈到电网100的交流电不会污染电网100，所述回馈装置400还可以用于在将所述交流电能回馈到电网100之前将该交流电能的相角调节到与电网100电能的相角同步。在这种情况下，回馈装置400还可以包括用于调节交流电能的相角调节单元。

回馈装置400还可以用于输出反馈信号，该反馈信号可以包括但不限于，故障信号、回馈装置400的直流端上的电压、回馈装置400的工作状态。控制装置500可以接收该反馈信号，通过该反馈信号监控变频控制***的工作情况，且可以在变频控制***工作异常时断开电网100与该变频控制***之间的连接，以保护该变频控制***。

在本发明的一个实施方式中，***还可以包括：

与所述至少一个变频器210、220、230的交流接入端电连接的至少一个第一可控开关K10、K20、K30；

控制装置500，用于接收来自所述回馈装置400的反馈信号，以及在该反馈信号指示***故障的情况下控制所述第一可控开关K10、K20、K30断开。这样能够在***发生故障时及时将***与电网100之间的连接断开，从而保护***。

在本发明的进一步的实施方式中，***还可以包括：

设置在所述至少一个变频器210、220、230的直流端与所述回馈装置400的直流端之间的至少一个第二可控开关J10、J20、J30；

当大功率变频器(例如第一变频器210)的直流端泵升电压瞬间变化较大时(例如80V)，会对小功率变频器(例如第二变频器220和第三变频器230)的直流端影响较大，严重时会损坏小功率变频器。由此控制装置500可以用于在该反馈信号指示所述回馈装置400直流端的电压异常波动的情况下控制所述第二可控开关J10、J20、J30断开。

上述控制装置500可以包括但不限于，单片机、PLC控制器、DSP芯片、FPGA电路等。

在本发明的一个实施方式中，***还可以包括设置在所述至少一个变频器210、220、230的直流端与所述第二可控开关J10、J20、J30之间的熔断器F10、F20、F30。设置熔断器F10、F20、F30的作用是防止直流母线600发生短路而损坏线路上的变频器210、220、230。

为了降低谐波干扰，可以在回馈装置400的交流输出端串接有滤波电抗器L40。此外，该***还可以包括设置在所述回馈装置400的交流输出端处的磁环M40。设置磁环M40的作用是为了进一步降低高频发射干扰，防止对其他组件造成干扰。

至少一个变频器210、220、230可以是多个变频器。举例来说，工程机械可以是塔式起重机，在塔式起重机中用到三组变频器和电机组，即起升变频器和电机组、回转变频器和电机组以及变幅变频器和电机组。因此，根据本发明的一个实施方式，所述至少一个变频器包括第一变频器210、第二变频器220和第三变频器230；所述至少一个电机310、320、330包括分别与第一变频器210、第二变频器220和第三变频器230电连接的第一电机310、第二电机320和第三电机330；该控制***还可以包括直流母线600，该直流母线600的多个接线端分别与所述第一变频器210、第二变频器220、第三变频器230以及回馈装置400的直流端电连接。

例如，假设第一电机310是塔式起重机的起升电机，则第一变频器210可以称为起升变频器。当起重机下放吊重或减速时，第一电机310处于发电状态，第一电机310产生的电能会通过第一变频器210直流端积聚在直流母线600上，由此直流母线600上的电压开始上升(称为泵升电压)。如果此时第二电机320和/或第三电机330工作在电动状态(即，消耗电能)，则母线上积聚的电能通过第二变频器220和/或第三变频器230分别提供给第二电机320和/或第三电机330，以供其消耗一部分电能。但是，如果直流母线600上的电压上升到超过上述设定电压阈值，则回馈装置400将直流母线600上的使直流母线600上的电压超过设定电压阈值的部分电能先转换成交流电能再回馈给电网100。回馈给电网100的电能可以给该变频控制***使用或给与电网100连接的其他用电设备使用。这样，可以最优地利用电机产生的再生电能。

在本发明的优选实施方式中，该***还可以包括设置在所述直流母线600的多个接线端中与变频器连接的接线端处的磁环M10、M20、M30。设置磁环M10、M20、M30的目的与上述相同，也是为了进一步降低高频发射干扰，防止对其他组件造成干扰。

另外，第二变频器220和/或第三变频器230的功率有可能比第一变频器210的小，因此，为了防止直流母线600上的电压波动不对较小功率的第二变频器220和/或第三变频器230产生影响，可以在所述第二变频器220和/或第三变频器230的直流端的正极端串接有电抗器。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种工程机械，该工程机械包括上述的变频控制***。

本发明的实施方式提供的上述变频控制***，能够将电机工作在发电状态下产生的电能在直流母线600上共享，再将该电能应用于工作在电动状态下的电机，或者通过回馈装置400将其回馈回电网100，绿色环保，节能效果明显。此外，也不需要用到造价昂贵的特殊的变频器，例如四象限变频器，只需选择一般的变频器即可。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种变频控制***，该***包括至少一个变频器（210，220，230）；以及与至少一个变频器电连接的至少一个电机（310，320，330）；

该***还包括：

回馈装置（400），该回馈装置（400）的直流端与至少一个变频器（210，220，230）的直流端电连接，该回馈装置（400）用于在该回馈装置（400）的直流端上的电压大于设定电压阈值的情况下，将该回馈装置（400）的直流端上的直流电能转换成交流电能并将该交流电能回馈到电网（100）；

与所述至少一个变频器的交流接入端电连接的至少一个第一可控开关（K10，K20，K30）；

设置在所述至少一个变频器（210，220，230）的直流端与所述回馈装置（400）的直流端之间的至少一个第二可控开关（J10，J20，J30）；以及

控制装置（500），用于接收来自所述回馈装置（400）的反馈信号，以及在该反馈信号指示***故障的情况下控制所述第一可控开关（K10，K20，K30）断开，在该反馈信号指示所述回馈装置（400）的直流端的电压异常波动的情况下控制所述第二可控开关（J10，J20，J30）断开。

2.根据权利要求1所述的变频控制***，其中，所述回馈装置（400）还用于在将所述交流电能回馈到电网（100）之前将该交流电能的相角调节到与电网（100）电能的相角同步。

3.根据权利要求1所述的变频控制***，该***还包括设置在所述至少一个变频器（210，220，230）的直流端与所述第二可控开关（J10，J20，J30）之间的熔断器（F10，F20，F30）。

4.根据权利要求1所述的变频控制***，该***还包括设置在所述回馈装置（400）的交流输出端处的磁环（M40）。

5.根据权利要求1所述的变频控制***，其中，在所述回馈装置（400）的输出端串接有滤波电抗器（L40）。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的变频控制***，其中，所述至少一个变频器（210，220，230）包括第一变频器（210）、第二变频器（220）和第三变频器（230）；所述至少一个电机（310，320，330）包括分别与第一变频器（210）、第二变频器（220）和第三变频器（230）电连接的第一电机（310）、第二电机（320）和第三电机（330）；该控制***还包括直流母线（600），该直流母线（600）的多个接线端分别与所述第一变频器（210）、第二变频器（220）、第三变频器（230）以及回馈装置（400）的直流端电连接。

7.根据权利要求6所述的变频控制***，该***还包括设置在所述直流母线（600）的多个接线端中与变频器（210，220，230）连接的接线端处的磁环（M10，M20，M30）。

8.根据权利要求6所述的变频控制***，其中，在所述第二变频器（220）和/或第三变频器（230）的直流端的正极端串接有电抗器（L20、L30）。

9.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括根据权利要求1-8中任意一项所述的变频控制***。