[发明专利]一种可自并联向电网回馈电能的节能装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种可自并联向电网回馈电能的节能装置和方法。

背景技术

起重机是一种通过垂直升降或者垂直升降与水平移动来放取重物的机电设备。随着技术的不断发展，为保障起重机的安全稳定运行，速度控制精确度的需求日益增强，目前现场控制越来越多的采用变频器控制电机运行。而采用变频器控制将会出现一个问题，当重载下降时其负载位能通过电动机转变为电能，储存在直流电容上，以及在起重机制动时转化成的电能储存在直流电容上，这样会导致电容电压上升，如果能量得不到及时释放会导致其电压升的过高，会引起变频器故障。

为了解决上述问题，本领域技术人员采取了以下两种方式：

一、能耗制动方式：采用大功率电阻来释放存储在电容上的能量。这种方式虽然简单易行，但是电阻发热严重，会导致柜内温度升高，影响变频器的工作性能。而且简单能耗制动不能抑制快速制动产生的泵升电压，影响制动效果。

二、利用单环电压控制能量回馈装置：利用单环电压控制方式，当母线电压高于设定值时，进行能量回馈。这种方式虽然对母线电压有较好的控制能力，但对于变频器容量大的起重机行业来说，仅采用单环电压控制方式，而不对回馈过程中的电流值进行控制，会出现电流波动等现象，从而对电网造成影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的不能将起重机运行过程中产生的电能很好地回馈到电网的缺陷，提供一种可自并联向电网回馈电能的节能装置。

本发明提供一种可自并联向电网回馈电能的节能装置，其特征在于，采用直流母线电压控制环和回馈电流控制环的双闭环控制，根据直流母线电压控制环的输出调整回馈电流的大小。

本发明还提供一种可自并联向电网回馈电能的节能系统，其特征在于，小功率场合下，在电网和一台或多台变频器之间连接上述的节能装置；大功率场合下，在电网和一台或多台变频器之间并联两个以上上述的节能装置。

优选地，节能装置包括：检测变频器直流母线的电压，并将检测到的电压送入第一比较器的直流母线电压检测单元；

与直流母线电压检测单元连接，将来自于直流母线电压检测单元的电压与给定电压值做比较判定，大于给定电压值时，向交流接触器发出接入电网信号，同时将比较后的差值发送至直流母线信号采集单元的第一比较器；

与第一比较器连接，对比较后的差值进行放大比较，生成高频PWM波形并送入第二比较器的直流母线信号采集单元；

与直流母线信号采集单元和电网信号采集单元连接，将电网信号采集单元采集到的电网电压信号和来自于直流母线信号采集单元的电压信号做比较，形成相位与电网电压相同，幅值与直流电压控制电路输出信号成正比的三相电流给定波形的第二比较器；

与第二比较器和输出电流信号采集单元连接，将来自于第二比较器的三相电流给定波形与输出电流反馈信号采集单元采集到的电流反馈信号做比较，生成PWM波形的第三比较器；

与第三比较器连接，驱动逆变单元工作的驱动电路；

与驱动电流连接，实现能量向电网回馈的逆变单元。

优选地，给定电压值通过可调电阻进行设置。

优选地，回馈电流控制环采用高频斩波控制方式。

优选地，直流母线信号采集单元为P调节器，直流母线电压控制环采用P调节器控制方式。

优选地，第三比较器为滞环比较器。

本发明还提供一种可自并联向电网回馈电能的节能方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、电压检测单元检测变频器直流母线的电压，当检测到故障时，执行步骤S9；若未检测到故障，将检测到的电压送入第一比较器与给定电压值做比较判定，检测到的电压大于给定电压时，执行步骤S2；

S2、第一比较器向交流接触器发出接入电网信号，同时将比较后的差值发送至直流母线信号采集单元；

S3、直流母线信号采集单元对比较后的差值进行放大比较，生成高频PWM波形，完成直流母线信号采集后，将采集到的直流母线信号发送至第二比较器；

S4、电网信号采集单元通过对电网电压做电压互感降压、滤波、光耦隔离、信号放大处理，得到控制输出的第一同步信号，完成电网电压信号采集后，将采集到的电网电压信号发送至第二比较器和逆变单元；