[实用新型]一种吸收和释放回馈电能的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种节能方法和系统，具体地说是涉及一种吸收和释放回馈电能的系统。

背景技术

在一切利用动能使物体提升到一定高度后便产生了势能，当物体在下降阶段如何利用这部分势能，是人们都在考虑的事情，包括矿山提升电梯升降和一些左右摇摆的系统。目前已经有一些有益的探索，例如油田的抽油机通常由普通交流异步电动机直接拖动，其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。在一个冲次内，随着抽油杆的上升/下降，而使电机工作在电动/发电状态。上升过程电机从电网吸收能量电动运行；下降过程电机的负载性质为位势负载，加之井下负压等使电动机处于发电状态，对于上述因带有配重而产生的额外能量，通常采用能耗制动方案与电网回馈方案来解决，但以上常规的解决方案在抽油机上的应用却并不令人满意，这是由于抽油杆下降时，系统所具有的势能转换为动能，为电机所吸收并转换为电能，此时，电机处于回馈电能的制动状态，大量能量返至变频器的直流母线，传统变频方案能耗制动方案是采用能耗电阻，白白将这部分能量烧掉，产生很大的浪费。

于是，新近一代方案是运用变流技术、通过一定的装置或者系统把势能转换成电能回馈到电网以达到充分利用能源。但由于技术水平与系统成本限制，在谐波控制方面鲜有考虑，造成电网谐波污染，影响电网的供电质量，系统控制器在使用寿命与运行稳定性上也有不足。

实用新型内容

本实用新型的目的正是在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种可应用于一切提升时使用电能驱动、下降利用重力势能发电及一切左右摇摆利用重力势能发电的系统或设备的吸收和释放回馈电能的系统，避免了能耗制动方案的浪费与电网回馈方案的谐波污染与不稳定，有效地平衡由于机械系统配重不平引起的周期性释放的势能。

为实现前述目的，本实用新型给出如下技术方案是：

a)通过直流母线将能量储存/释放模块3连接在一切提升时使用电网电能驱动下降时利用重力势能发电的系统或设备的电机控制器1上；

b)实时监测上述直流母线的电压状态，判断该电压是否高于电网电源4的交流输入电压经转换后应得的直流电压；

c)当监测到直流母线电压高于输入的交流电压转换后应得的直流电压时，表明负载电机2处于发电状态，此时将电流导入能量储存/释放模块3，对能量储存/释放模块3进行充电；

d)当监测到直流母线电压不高于输入的交流电压转换后应得的直流电压时，表明负载电机2处于电动状态，此时将上述能量储存/释放模块3所储存的电能释放，电能反馈回直流母线，用于驱动负载电机2运行。

为了实现前述方案的系统，本实用新型包括用于驱动系统或设备的负载电机2和电机控制器1，所述的电机控制器1包括与电网电源4相连接的交流输入电压检测模块，电机控制器1还包括直流母线电压检测模块，并有能量储存/释放模块3经由直流母线与所述直流母线电压检测模块相连。

更近一步地，电机控制器1还包括用于控制负载电机2的变频器和能量储存释放电管理与保护模块；为了便于控制，可在交流输入电压检测模块与电网电源4之间加装断路器5。

由于某些系统或设备下降时，处于刹车制动状态产生的电能很大。为了储存这部分电能，需要容量足够大的电容；又为了适配不同功率的负载电机，上述的能量储存/释放模块3的容量在0.1F-200000F范围内。

考虑到能充分利用现有技术，降低制作成本，本实用新型的能量储存/释放模块3为超级电容，该超级电容包括若干个通过串联或并联的电容片组，所述的电容片组包括若干个正负电极依次相连的市售的单体电容。将市售的电容单体集成为超级电容，达到上述电容容量。具体地说是设计了表面均开有通孔的上板和下板，电容单体的上下两端分别固定于上板和下板的通孔中，并且单体电容下端的管脚正负依次相连，从而构成一个电容片组；再将若干个电容片组彼此串联或并联从而构成的容量可调的集成化的超级电容。

更具体地，上述电容下端的管脚可以经由下板底部的线路板而正负依次相连，或者上述电容管脚的连接也可采用铜排、铝排、或导线连接。

为尽可能的容纳更多的电容，可将上板和下板的通孔设置成蜂窝状。

在上板或下板的四边和中心可以设置与电容单体高度相对应的带有螺栓孔的塑胶减震定位垫块，并用螺栓将上板和下板通过垫块锁紧而将电容单体夹紧在上下板之间，而使电容在使用时更加稳固，克服了在恶劣环境下使用时造成接触不良的情况。

为了便于搬运、安装并起到保护效果，可在电容装置外面设置壳体。