[实用新型]一种交流电机节能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流电机节能装置，特别涉及一种采用全数字化自动检测电机状态并提高系统电能利用率的装置，属于节能领域。

背景技术

近年来，节电降耗已成为关乎国民经济的一个重要课题，发展低碳经济是目前摆在我国工业发展面前的一个重要课题。在我国，电动机系统一直是一个面大量广的应用产业。目前，中国电机系统用电量几乎占到了我国全国用电量的60％，其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占到全国用电量的10.4％、20.9％、9.4％和6％。电动机拖动系统效率比发达国家低10～30个百分点，相当于国际20世纪七、八十年代的水平。在使用寿命、可靠性、材料消耗、噪声及振动方面均有一定差距。而从全球范围看，电动机的用电量平均占世界各国社会总用电量的一半以上，占工业用电量的70％左右。因此，电机系统效率的提高，对节约电能意义十分重大，并且可以有效地降低单位GDP的碳排放量。

为了达到节能减排的目的，目前交流电机领域广泛采用的是变频器技术(见图3)，通过调节变频器的输出频率改变电机的转速，使之适应不同的负载，降低电机的能耗。然而变频器技术在一些需要电机频繁起动/停车或者在一些升降机、电梯、吊车等应用场合，交流电机在制动时会处于发电状态，将机械能转换为电能，使得变频器的直流母线电压升高。为了保护变频器的使用安全需要通过泄放电阻将电能释放掉，从而保证直流母线电压不会过高。这样电能就白白地浪费掉了。为了利用这部分电能，可采用PWM可控整流技术(见图4)，将交流电机反馈的电能通过PWM可控整流器回馈给电网。但是这种技术需要增加一个PWM整流器，总成本是单个变频器的两倍，而且控制非常复杂，还会向电网注入额外的谐波造成电网的谐波污染。

发明内容

本实用新型针对现有技术所存在的主要问题，提供一种交流电机节能装置。利用双向DC/DC变换器将交流电机制动时由机械能转换的电能储存在超级电容中，当电机处于电动工作状态时，再将电能从超级电容中取出通过双向DC/DC变换器--变频器提供给电机。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种交流电机节能装置，包括：

双向升降压DC/DC变换器，控制电能从变频器的直流母线流向储能模块，或者控制电能从储能模块流向直流母线；

电压传感器，将直流母线电压和储能模块的电压转换为电压信号；

电流传感器，将流过双向升降压DC/DC变换器的电流转换为电流信号；

储能模块，储存交流电机反馈的电能；

输入输出接口，该接口由输入信号调理电路和输出信号驱动电路组成，用于将输入的电压、电流信号转换为DSP控制器能够接受的信号，将DSP输出的控制信号转换为可以驱动功率器件的信号；

全数字化控制器，用于检测电压电流信号，通过控制核心(DSP)的计算，给出双向升降压DC/DC变换器的控制信号。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，至少包括一个双向升降压DC/DC变换器，储能模块，输入电压传感器，输出电压传感器，电流传感器，输入输出接口，全数字化控制器，辅助电源。所述双向升降压DC/DC变换器，其输出端与变频器的直流母线相连接，双向升降压DC/DC变换器由两个功率开关和一个高频电感组成，功率开关可以是功率MOSFET或者IGBT组成。高频电感一端连接两个功率开关串联桥臂的中点，一端连接储能模块的正端。功率开关桥臂的下管同时连接到储能模块的负端和直流母线负端，能够控制能量双向流动，其中一个方向是升压变换，另外一个方向是降压变换。所述输入电压传感器和输出电压传感器，分别连接直流母线正负端和储能模块的正负端，将直流母线电压和储能模块的电压转换为电压信号。所述电流传感器，连接在储能模块输出端，将流过双向升降压DC/DC变换器的电流转换为电流信号。所述储能模块，与双向升降压DC/DC变换器输入端相连接，用于储存交流电机反馈的电能。所述输入输出接口，分别与输入电压传感器和输出电压传感器、电流传感器、功率开关的门极、全数字化控制器相连接。该接口由输入信号调理电路和输出信号驱动电路组成，用于将输入的电压、电流信号转换为DSP控制器能够接受的信号，将DSP输出的控制信号转换为可以驱动功率器件的信号。所述全数字化控制器，与输入输出接口相连接，用于检测电压电流信号，通过控制核心DSP的计算，给出双向升降压DC/DC变换器的控制信号。

2、上述方案中，还包括一个储能模块，该模块由超级电容或者其他电能储存器件组成。

3、上述方案中，还包括辅助电源为所述装置供电。