專利名稱：伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用伺服電機驅(qū)動油泵作為主液壓泵源的伺服液壓驅(qū)動形式的注塑 機，它可將注塑機工作過程中由于伺服電機減速制動過程中消耗的電能儲存起來，然后再 將此儲存電能通過伺服控制器的直流母線回放到系統(tǒng)中再利用，從而達到節(jié)能的目的。
背景技術：
隨著社會的迅速發(fā)展，能源供需矛盾加劇，同時面臨艱巨的節(jié)能減排任務，因而節(jié) 能產(chǎn)品成為人們需求的必然趨勢，具有重要的社會意義。注塑機液壓系統(tǒng)也在向節(jié)能方面 發(fā)展，注塑機液壓系統(tǒng)控制從最初應用的異步電機驅(qū)動定量泵開始，經(jīng)歷變量泵/電子變 量泵的中間發(fā)展階段，現(xiàn)今已過渡到批量使用伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)。伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)包括伺服永磁電機、伺服專用油泵、伺服控制器、制動電阻等。 根據(jù)壓力/流量設定在特定條件下調(diào)整伺服永磁電機轉(zhuǎn)速，閉環(huán)壓力及流量值。因無多余 液壓油溢流掉，從而有比較高的效率。伺服永磁電機在剎車及減速過程中，電機相當于發(fā)電 機作用，通過逆變模塊向伺服控制器母線送電，當伺服控制器的母線電壓(與三相整流后 的電壓同一點)，高于一定值后，為了保護伺服控制元件，通過制動單元向制動電阻放電，制 動電阻發(fā)熱(電能轉(zhuǎn)換為熱能)消耗多余的能量。此過程中一方面制動電阻發(fā)熱消耗電 能，而另一方面為了保證伺服電箱溫度(一般情況下制動電阻都安裝在伺服電箱內(nèi))，又需 增加電風扇散熱，同時要消耗系統(tǒng)電能，造成了雙重浪費。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決技術問題是提供針對注塑機液壓驅(qū)動過程中伺服永磁電機在剎車 及減速過程中產(chǎn)生的能量，通過伺服驅(qū)動制動能源回收單元將此多余能量存儲起來，在注 塑機其他動作過程中將其釋放出來將此能量再利用的一種伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再 生利用裝置。本發(fā)明在解決傳統(tǒng)的伺服液壓驅(qū)動注塑機在注塑機生產(chǎn)過程中，伺服永磁電 機在剎車及減速過程中產(chǎn)生能量，只能通過制動電阻讓其轉(zhuǎn)換成熱量消耗造成能源浪費的 現(xiàn)象，可以在節(jié)能的伺服液壓驅(qū)動注塑機消耗的電能基礎上再節(jié)能達3-8%，大大減少了能 源的消耗與浪費。為解決上述技術問題，本發(fā)明一種伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，包 括伺服控制伺服永磁電機的伺服控制器，其中所述伺服控制器由整流模塊、制動模塊、逆 變模塊、驅(qū)動制動電阻和伺服驅(qū)動制動回收單元構(gòu)成，所述整流模塊兩相電源輸出端和逆 變模塊輸入端間通過直流母線電路連接，經(jīng)逆變模塊逆變輸出三相電源驅(qū)動伺服永磁電 機，所述伺服驅(qū)動制動回收單元和驅(qū)動制動電阻相并聯(lián)后并入兩相直流母線之間，所述制 動模塊串設在驅(qū)動制動電阻的負極輸出端。上述的伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，所述伺服驅(qū)動制動回收單元由 電容器、充電電阻、控制繼電器及相應的控制線路串接組成。上述的伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，所述逆變模塊為IGBT三相橋式逆變器。本發(fā)明由于采用了上述技術方案，把伺服永磁電機在剎車及減速過程中產(chǎn)生電能有效存貯起來，供后續(xù)運行使用，減少能量浪費，同時，能大大減少溫控電扇的用量和消耗， 進一步減少能源的浪費。具體通過如下步驟實現(xiàn)①在注塑機伺服液壓系統(tǒng)中增加伺服驅(qū) 動制動能源回收單元，此伺服驅(qū)動制動能源回收單元可以存儲伺服永磁同步電機在剎車制 動過程中產(chǎn)生的電能，同時能夠?qū)⒋穗娔茚尫诺阶⑺軝C的工作過程中；②從源頭開始處理， 在直流母線上串入伺服驅(qū)動制動能源回收單元，以減少制動電阻消耗的能量；③制動電阻 和伺服驅(qū)動制動能源回收單元并聯(lián)一起，用以消耗伺服驅(qū)動制動能源回收單元儲存完成后 多余的電能，保護伺服驅(qū)動制動單元和伺服驅(qū)動系統(tǒng)。其中①所述在伺服液壓系統(tǒng)注塑機 的伺服裝置中增加驅(qū)動制動能源回收單元，存儲伺服永磁同步電機在剎車制動過程中產(chǎn)生 的電能，同時將此電能釋放到注塑機的其他動作中。以及③所述制動電阻和伺服驅(qū)動制動 能源回收單元并聯(lián)一起，消耗伺服驅(qū)動制動能源回收單元儲存完成后多余的電能，對伺服 驅(qū)動制動單元起保護作用均是此發(fā)明要求的特點。所述整流模塊是利用電力半導體器件(二極管、晶閘管、IGBT等)的通斷原理，將 輸入的三相工頻交流電源(50Hz或60Hz)變換成直流電。只有一個方向，不能把直流電逆 變?yōu)榻涣麟姟Ｋ鲋苿幽K是當伺服永磁電機急劇減速及剎車過程中產(chǎn)生電能無法釋放，從而 使母線電壓遠遠大于整流電壓，而設置的保護元件。制動模塊設置一個制動電壓，當電壓高 于設定電壓時，制動單元導通，電壓回落到低于制動電壓，制動單元斷開。所述逆變模塊把直流電源根據(jù)電機工作不同，變?yōu)轭l率、電壓均可控制的三相交 流電供給電機，通常為IGBT三相橋式逆變器。所述伺服永磁電機是整個“伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用技術”的執(zhí)行機 構(gòu)和制動電能的電能源，當伺服永磁電機在減速及剎車過程中，動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，伺服永?電機向逆變模塊送電，再通過逆變模塊變?yōu)橹绷麟姶鎯υ谒欧?qū)動制動能源回收單元。所述制動電阻把電能轉(zhuǎn)換變?yōu)闊崮芟牡舻膱?zhí)行元件，當伺服驅(qū)動制動能源回收 單元存儲完足夠的電能后，多余的電能通過制動電阻消耗掉，同樣對伺服驅(qū)動制動能源回 收單元起保護作用。所述伺服驅(qū)動制動能源回收單元，從源頭開始處理，在直流母線上串入。單元由電 容器、充電電阻、控制繼電器及相應的控制線路組成，當伺服用磁電機在剎車及減速過程中 產(chǎn)生的能量高于某一數(shù)值，回收單元開始工作，將多余的能量儲存在電容器內(nèi)，當直流母線 電壓回復到正常水平，回收單元儲存的能量通過直流母線回放到系統(tǒng)中。伺服驅(qū)動制動能 源回收單元相當蓄電池，存儲從伺服永磁電機轉(zhuǎn)變來的制動電能并且使直流母線電壓不會 高于制動電壓，同時也為系統(tǒng)的動作提供所存儲的電能。
下面將結(jié)合附圖中的實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的 任何限制。圖1本發(fā)明伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用技術的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的一種伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，包括伺服控制伺服永磁電機4的伺服控制器，伺服控制器由整流模塊1、制動模塊2、逆變模塊3、驅(qū)動 制動電阻5和伺服驅(qū)動制動回收單元6構(gòu)成，整流模塊1兩相電源輸出端和逆變模塊3輸 入端間通過直流母線電路連接，經(jīng)逆變模塊3逆變輸出三相電源驅(qū)動伺服永磁電機4，伺服 驅(qū)動制動回收單元6和驅(qū)動制動電阻5相并聯(lián)并入兩相直流母線之間，制動模塊2串設在 驅(qū)動制動電阻5的負極輸出端；伺服驅(qū)動制動回收單元6由電容器、充電電阻、控制繼電器 及相應的控制線路串接組成。本發(fā)明是將注塑機工作過程中消耗的多余電能通過伺服驅(qū)動制動能源回收單元 存儲起來，然后將此電能作用于注塑機的其他運動上，形成循環(huán)利用，減少了能源的消耗與浪費。本發(fā)明具體工作時如下伺服液壓驅(qū)動注塑機運動過程中，首先系統(tǒng)的交流電能通過伺服驅(qū)動器的整流模 塊1和逆變模塊3轉(zhuǎn)換不同頻率三相交流電，帶動伺服永磁同步電機4轉(zhuǎn)動，通過伺服永磁 同步電機4的運動帶動伺服液壓專用泵7動作提供液壓能，驅(qū)使注塑機運動。此過程中，伺 服液壓驅(qū)動注塑機所需的壓力與流量均由伺服永磁同步電機4帶動伺服液壓專用泵7提 供，當注塑機工作過程中需要壓力流量降低或者停止時，伺服永磁同步電機4的速度就會 瞬間減速或者停止，由于速度的瞬間減小，此過程會產(chǎn)生一定的制動電能。此制動電能通過伺服控制器中的逆變模塊3回流到直流母線，返回到伺服驅(qū)動制 動能源回收單元6，此時的母線電壓已高于整流模塊1輸入的電壓，整流模塊1已不工作，當 伺服驅(qū)動制動能源回收單元6存儲足夠的制動電能后，如果還有多余的制動電能，此多余 的電能會通過與制動驅(qū)動制動能源回收單元6相連接的制動電阻5轉(zhuǎn)換熱能消耗掉，同時 與制動電阻5連接在一起制動模塊2也能夠充分保護好伺服驅(qū)動制動能源回收單元6，制動 模塊2的作用是當伺服驅(qū)動器系統(tǒng)中的“ + ”電壓值高于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和伺服驅(qū)動制動能源 回收單元6的設定電壓值時，制動模塊2的開關就會連接，使系統(tǒng)的“ + ”極通過制動電阻5 和“_”極連通，降低系統(tǒng)電壓到設定電壓值以下。伺服驅(qū)動制動能源回收單元6完成存儲電量后，伺服液壓驅(qū)動注塑機進行下一個 動作時，首先釋放伺服驅(qū)動制動能源回收單元6的電能。當電壓低于整流模塊輸入的電壓 時，才使用外部電能，驅(qū)動伺服電機4運動，這些電量又重新轉(zhuǎn)換成注塑機系統(tǒng)所需要的壓 力和流量，完成注塑機動作。同理，當注塑機工作過程中仍需要減速或停止動作時，伺服電機4在制動停止過 程中產(chǎn)生的動能重新轉(zhuǎn)換為電能存儲在伺服驅(qū)動制動能源回收單元6中，以完成下一個動 作。綜上所述，本發(fā)明已如說明書及圖示內(nèi)容，制成實際樣品且經(jīng)多次使用測試，從使 用測試的效果看，可證明本發(fā)明能達到其所預期之目的，實用性價值乃毋庸置疑。以上所舉 實施例僅用來方便舉例說明本發(fā)明，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術領 域中具有通常知識者，若在不脫離本發(fā)明所提技術特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術 內(nèi)容所作出局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發(fā)明的技術特征內(nèi)容，均仍屬于 本發(fā)明技術特征的范圍內(nèi)。
權利要求
一種伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，包括伺服永磁電機(4)的伺服控制器，其特征在于所述伺服控制器由整流模塊(1)、制動模塊(2)、逆變模塊(3)、驅(qū)動制動電阻(5)和伺服驅(qū)動制動回收單元(6)構(gòu)成，所述整流模塊(1)兩相直流電源輸出端和逆變模塊(3)輸入端間通過直流母線電路連接，所述逆變模塊(3)三相輸出端電路連接伺服永磁電機(4)，所述伺服驅(qū)動制動回收單元(6)和驅(qū)動制動電阻(5)相并聯(lián)并入兩相直流母線之間，所述制動模塊(2)串設在驅(qū)動制動電阻(5)的負極輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，其特征在于所 述伺服驅(qū)動制動回收單元(6)由電容器、充電電阻、控制繼電器及相應的控制線路串接組 成。
3.根據(jù)權利要求1所述的伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，其特征在于所 述逆變模塊(3)為IGBT三相橋式逆變器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種伺服驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動能源再生利用裝置，包括伺服控制伺服永磁電機的伺服控制器，所述伺服控制器由整流模塊、制動模塊、逆變模塊、驅(qū)動制動電阻和伺服驅(qū)動制動回收單元構(gòu)成，所述整流模塊兩相電源輸出端和逆變模塊輸入端間通過直流母線電路連接，經(jīng)逆變模塊逆變輸出三相電源驅(qū)動伺服永磁電機，所述伺服驅(qū)動制動回收單元和驅(qū)動制動電阻相并聯(lián)并入兩相直流母線之間，所述制動模塊串設在驅(qū)動制動電阻的負極輸出端；本發(fā)明的針對注塑機液壓驅(qū)動過程中伺服永磁電機在剎車及減速過程中產(chǎn)生的能量，通過伺服驅(qū)動制動能源回收單元將此多余能量存儲起來，在注塑機其他動作過程中將其釋放出來將此能量再利用的技術效果。
文檔編號B29C45/82GK101811356SQ20101001950
公開日2010年8月25日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權日2010年1月20日
發(fā)明者伍耀華, 宋繼沛, 李向東, 江永忠, 蔡國強, 陳志雄 申請人:東華機械有限公司