專(zhuān)利名稱：回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)能系統(tǒng)，尤其是涉及一種能夠快速吸收再生能量，并在需 要時(shí)能立即投入使用的回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，節(jié)能減排已經(jīng)成為社會(huì)和企業(yè)共同關(guān)注的話題。因 為它不僅能夠減少社會(huì)的能源損耗，減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)，而且能夠增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。港口 作為一個(gè)大的能耗企業(yè)，節(jié)能減排是勢(shì)在必行。港口輪胎式集裝箱起重機(jī)因?yàn)樽鳂I(yè)情況的特殊性，吊具從最高位置下放到拖車(chē)所 拉的集裝箱箱面，抓取集裝箱，升到最高位置，移動(dòng)小車(chē)到堆場(chǎng)指定位置，把集裝箱下放到 指定位置，吊具升到最高位置，小車(chē)退回拖車(chē)所在行，完成一個(gè)作業(yè)周期。在整個(gè)過(guò)程中，在吊具提升和小車(chē)移動(dòng)過(guò)程中需要消耗外部能量，在吊具下放和 小車(chē)制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生再生制動(dòng)能量，此部分能量目前的處理方式主要是通過(guò)能耗電阻消耗 掉，白白浪費(fèi)掉。按照能量守恒，理論上整個(gè)作業(yè)過(guò)程所需要消耗的能量只需要目前所消耗 能量的20%。也就意味著目前有80%的能量是白白浪費(fèi)了，這些包括了 吊具下放過(guò)程中 和小車(chē)制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的消耗在能耗電阻上的制動(dòng)能量，以及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的消耗等寸。基于以上分析，消耗在能耗電阻上的再生能量是可以再利用的。而目前飛輪在一 些UPS的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成熟，亦鑒于飛輪在環(huán)保，反應(yīng)速度以及功率等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，采 用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在港口輪胎式起重機(jī)吸收再生制動(dòng)能量是經(jīng)濟(jì)可行。目前大部分港口輪胎式集裝箱起重機(jī)采用的是共直流母排的變頻控制系統(tǒng)，交流 電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，電能回饋直流母線，使直流母線電壓升高，制動(dòng)單元(DBU)檢測(cè)直流 母線電壓，當(dāng)母線電壓升高到制動(dòng)單元打開(kāi)的設(shè)定值(如760V)時(shí)，DBU的IGBT打開(kāi)，電流 通過(guò)能耗電阻，以熱能的方式消耗再生制動(dòng)能量，從而使母線電壓保持在正常范圍內(nèi)。如果 能把這部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)加以利用，不但可以減少浪費(fèi)，而且還可以降低對(duì)柴油機(jī)的功率 需求。由此可以得知，儲(chǔ)存和利用起重機(jī)再生制動(dòng)能量的研究與運(yùn)用將有重大的現(xiàn)實(shí)意義 和經(jīng)濟(jì)利益。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本實(shí)用新型目的在于提供一種能夠快速吸收再生能量，并 在需要時(shí)能立即投入使用的回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能 量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、與發(fā)電機(jī)組輸出端電連接的整流器、整流器輸出端電連 接有直流母線，直流母線上并聯(lián)連接有起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元， 起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元上分別串接有起升交流電機(jī)、小車(chē)交流電 機(jī)、大車(chē)交流電機(jī)和能耗電阻，所述直流母線上并聯(lián)連接有儲(chǔ)能飛輪。
3[0009]其中直流母線與儲(chǔ)能飛輪之間還電連接有用于檢測(cè)直流母線的電壓變化電流互 感器。上述儲(chǔ)能飛輪優(yōu)選采用免維護(hù)的高強(qiáng)度金屬轉(zhuǎn)子，可與吊機(jī)同壽命，可回收利用， 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。儲(chǔ)能飛輪與直流母線并聯(lián)，利用電流互感器檢測(cè)直流母線的電壓變化情況，同時(shí) 結(jié)合吊機(jī)的工作狀態(tài)(從吊機(jī)的PLC控制系統(tǒng)里取相應(yīng)的狀態(tài)信號(hào))，當(dāng)檢測(cè)到直流母線電 壓升高到儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)定電壓時(shí)(此電壓值小于DBU的IGBT打開(kāi)電壓，不同的吊機(jī)電壓值不 同)，同時(shí)結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的狀態(tài)來(lái)判斷是否需要吸收再升制動(dòng)能量。當(dāng)直流母線電壓下 降時(shí)，儲(chǔ)能飛輪自動(dòng)判斷此時(shí)吊機(jī)正在做上升動(dòng)作，當(dāng)直流母線電壓下降到設(shè)定值時(shí)，儲(chǔ)能 飛輪將發(fā)出電能，維持直流母線電壓，保證吊機(jī)穩(wěn)定工作，也減少了對(duì)吊機(jī)系統(tǒng)的沖擊。儲(chǔ) 能飛輪是工作在密閉的真空空間中，采用磁懸浮原理使飛輪與其它機(jī)械部分無(wú)摩擦接觸， 從而減少能量損耗。飛輪正常轉(zhuǎn)速在10000RPM到18000RPM，在如此高速的情況下，能快速 的充放電，及時(shí)響應(yīng)直流母線電壓需求，可以在15秒內(nèi)充滿電即轉(zhuǎn)速達(dá)到18000RPM，放電 時(shí)間隨著放電功率的不同而變化，最大儲(chǔ)存能量達(dá)到0. 54kWH。本實(shí)用新型的儲(chǔ)能飛輪能夠快速吸收再生能量，并在需要時(shí)能立即投入使用。儲(chǔ) 能飛輪具有能量密度高、高效率、低能量損耗的特點(diǎn)。本實(shí)用新型還具有大電流、快速充放 電的特性。其實(shí)用壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組1、與 發(fā)電機(jī)組1輸出端電連接的整流器2、整流器2輸出端電連接有直流母線3，直流母線3上 并聯(lián)連接有起升逆變器8、小車(chē)逆變器10、大車(chē)逆變器12和制動(dòng)單元6，起升逆變器8、小車(chē) 逆變器10、大車(chē)逆變器12和制動(dòng)單元6上分別串接有起升交流電機(jī)7、小車(chē)交流電機(jī)9、大 車(chē)交流電機(jī)11和能耗電阻13，所述直流母線3上并聯(lián)連接有儲(chǔ)能飛輪5，直流母線3與儲(chǔ) 能飛輪5之間還電連接有用于檢測(cè)直流母線3的電壓變化電流互感器4。系統(tǒng)工作原理儲(chǔ)能飛輪5與直流母線3并聯(lián)，利用電流互感器4檢測(cè)直流母線 3的電壓變化情況，同時(shí)結(jié)合吊機(jī)的工作狀態(tài)(從吊機(jī)的PLC控制系統(tǒng)里取相應(yīng)的狀態(tài)信 號(hào))，當(dāng)檢測(cè)到直流母線3電壓升高到電流互感器4設(shè)定電壓時(shí)(此電壓值小于制動(dòng)單元6 的IGBT打開(kāi)電壓，不同的吊機(jī)電壓值不同)，同時(shí)儲(chǔ)能飛輪5的狀態(tài)來(lái)判斷是否需要吸收再 升制動(dòng)能量。當(dāng)直流母線3電壓下降時(shí)，儲(chǔ)能飛輪5自動(dòng)判斷此時(shí)吊機(jī)正在做上升動(dòng)作，當(dāng) 直流母線3電壓下降到設(shè)定值時(shí)，儲(chǔ)能飛輪5將發(fā)出電能，維持直流母線3電壓，保證吊機(jī) 穩(wěn)定工作，也減少了對(duì)吊機(jī)系統(tǒng)的沖擊。以上是對(duì)本實(shí)用新型回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)和 工作方式進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí) 施例的限制，任何未背離本實(shí)用新型原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、與發(fā)電機(jī)組輸出端電連接的整流器、整流器輸出端電連接有直流母線，直流母線上并聯(lián)連接有起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元，起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元上分別串接有起升交流電機(jī)、小車(chē)交流電機(jī)、大車(chē)交流電機(jī)和能耗電阻，其特征在于所述直流母線上并聯(lián)連接有儲(chǔ)能飛輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，其 特征在于所述直流母線與儲(chǔ)能飛輪之間電連接有電流互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系 統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)能飛輪采用高強(qiáng)度金屬轉(zhuǎn)子。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種回收輪胎式集裝箱起重機(jī)再生制動(dòng)能量的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、與發(fā)電機(jī)組輸出端電連接的整流器、整流器輸出端電連接有直流母線，直流母線上并聯(lián)連接有起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元，起升逆變器、小車(chē)逆變器、大車(chē)逆變器和制動(dòng)單元上分別串接有起升交流電機(jī)、小車(chē)交流電機(jī)、大車(chē)交流電機(jī)和能耗電阻，所述直流母線上并聯(lián)連接有儲(chǔ)能飛輪。本實(shí)用新型能夠快速吸收再生能量，并在需要時(shí)能立即投入使用，具有能量密度高、高效率、低能量損耗、大電流、快速充放電的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02N15/00GK201726204SQ20102021373
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者余詠輝, 彭潤(rùn)欽, 鄒來(lái), 鄭堅(jiān)煉 申請(qǐng)人:深圳市保達(dá)發(fā)電設(shè)備有限公司