專利名稱：饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置及其運行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及運動控制的用電節(jié)能領域，具體為一種饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié) 能裝置及其運行方法，主要針對公共母線連接的多組電機-驅(qū)動器的饋電用電 運動控制系統(tǒng)。
(二)
背景技術：
在含有多組電機-驅(qū)動器的饋電用電運動控制系統(tǒng)中，例如生產(chǎn)線上多組 電機和伺服器構(gòu)成的收巻和放巻控制系統(tǒng)、大樓中的多部電梯同時工作等場 合，多組電機及其驅(qū)動器參與驅(qū)動，它們通常工作在四象限狀態(tài)，為了回收 能量，往往將驅(qū)動器的直流母線相連形成公共母線。根據(jù)運動控制的需要， 有的電機長期或短期處于制動狀態(tài)而發(fā)電送入公共母線、有的電機則處于電
動狀態(tài)從公共母線吸取能量驅(qū)動負載；當公共母線還外接整流單元時，整流 后的電能也可饋入直流母線。當發(fā)電或整流進入公共母線的能量大于公共母 線上所接電機吸取的能量時，公共母線的電壓將泵升；當電壓升高達到危及 連接到公共母線的器件的高壓時，通常是通過連接的電阻將公共母線上的多 余能量泄放使其電壓降低；或者啟動在公共母線上連接的儲能單元，將多余 能量存入儲能元件(例如蓄電池)中，使公共母線電壓回歸安全值。儲能單 元雖然回收了可能泄放掉的電能，但由于目前蓄電池充電、再放電過程的損 耗較大，存儲后可再利用的電能也大打折扣，儲能和泄放這兩種方式都使饋 入公共母線的部分能量損失。
如果能使接在公共母線上多套電機-驅(qū)動器的發(fā)電量恰好等于用電量，即 公共母線上所接的發(fā)電機產(chǎn)生的能量經(jīng)過公共母線恰好全部提供給公共母線 上所接的電動機使用，盡量使能量直接傳遞，無需經(jīng)過蓄電池，節(jié)能效果將 更顯著。
在滿足運動控制要求的前提下，如何能調(diào)節(jié)饋入公共母線的電能和從公 共母線消耗的電能并使兩者相等，將能避免電阻泄放和蓄電池儲放的能量損 耗，達到很好的節(jié)能效果。這成為研究關注的焦點。
但饋電用電系統(tǒng)公共母線上各電機的發(fā)電量或用電量與其轉(zhuǎn)速、電機和
驅(qū)動器的綜合效率等因素有關，而此綜合效率也隨電機轉(zhuǎn)速和電機分散性而 變化。要動態(tài)測算電機的發(fā)電量、電動機用電量，不僅要配置相應的電壓、 電流或速度傳感器，還要作大量的非線性校正，才能動態(tài)求出饋入公共母線 的能量、動態(tài)折算成另一用電器的相應設定值。不僅測算過程復雜、成本高， 還要求測量精度高。當測算的發(fā)電量與用電量存在哪怕1%的誤差，長時間積 累仍會導致公共母線電壓越限，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，難以推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設計一種饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置及其運行方法，對 于含有公共母線相連的多組電機-驅(qū)動器的饋電用電運動控制系統(tǒng)，使其各電 機饋入公共母線的電能與從公共母線獲取的電能基本平衡，盡量避免電能存 入蓄電池的充電和再放電的雙重損耗、避免通過電阻泄放能量的損耗，從而 實現(xiàn)節(jié)能。
本發(fā)明的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置包括至少2組相連接的電機-驅(qū)動 器、公共母線、電容、電壓取樣電路和控制單元；所述電機連接其負載/動力 源；所述電機-驅(qū)動器均可按設定值四象限工作，或者至少一組電機-驅(qū)動器 可按設定值受控工作于發(fā)電機狀態(tài)，或者至少一組電機-驅(qū)動器可按設定值受 控工作于電動機狀態(tài)；各驅(qū)動器的直流母線相連構(gòu)成公共母線；控制單元連 接所述可按設定值受控工作于發(fā)電機狀態(tài)的電機的驅(qū)動器、和/或連接可按設 定值受控工作于電動機狀態(tài)的電機的驅(qū)動器、和/或連接公共母線上所接的外 接供電電源的可按設定值調(diào)整輸出電壓的可控整流單元、和/或連接公共母線 上所接的外接外部電路可按設定值調(diào)整輸出電流的逆變單元；公共母線連接 電壓取樣電路，電壓取樣電路的信號接入控制單元；公共母線連接電容器。
公共母線還連接有儲能單元。
本饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置的運行方法為控制單元設定公共母線的 電壓值，并根據(jù)電壓取樣電路動態(tài)獲得公共母線當前電壓反饋信號，依據(jù)設 定的公共母線電壓值和當前電壓之差求取其所連接的處于發(fā)電狀態(tài)的電機-驅(qū)動器的設定值、和/或求取其所連接的處于電動機狀態(tài)的電機-驅(qū)動器的設 定值、和/或求取可控整流單元設定值、和/或求取逆變單元的設定值；當公 共母線電壓高于設定值時，控制單元調(diào)整其控制對象的設定值以減少饋入母 線的能量，或者調(diào)整其控制對象設定值以加大其從公共母線吸取的能量；當 公共母線電壓低于設定值時，控制單元調(diào)整其控制對象設定值以加大饋入母
線的能量，或者調(diào)整其控制對象的設定值以減少其從公共母線吸取的能量， 動態(tài)調(diào)整、對公共母線電壓作閉環(huán)控制，使系統(tǒng)內(nèi)的各電機，或者還有可控 整流單元或逆變單元饋入公共母線的能量與從母線消耗的能量基本相等，使 公共母線電壓穩(wěn)定于設定電壓值或在其附近小幅波動。
儲能單元為本裝置的能量后備單元，在斷電或短時供電不足時向公共母
線提供能量；只有儲能單元內(nèi)的蓄電池電壓低于設定值，儲能單元才主動向 公共母線吸取能量用于充電； 一般情況下公共母線上能量不流向儲能單元。
本饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置及其控制方法優(yōu)點為1、避免因公共母 線電壓升高被迫通過電阻泄放能量的浪費，也無需開通儲能裝置充電儲存多 余電量、使用時再放電的雙重損耗，節(jié)能顯著；2、適用于公共母線相連的多
組電機-驅(qū)動器的饋電用電運動控制系統(tǒng)，使其系統(tǒng)內(nèi)各電機饋入公共母線的
電能與從公共母線獲取的電能基本平衡；3、控制電路簡單，易于推廣應用。
(四)


圖1為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖6為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例5A電機的控制框圖。 圖中標記為1、 A電機，2、 A驅(qū)動器，3、 B電機，4、 B驅(qū)動器，5、 公共母線，6、儲能單元，7、電壓取樣電路，8、電容器，9、控制單元， 10、可控整流單元11、逆變單元。
具體實施方式
實施例1:
本實施例1中，A電機和A驅(qū)動器長期處于發(fā)電機狀態(tài)，其運動規(guī)律受 約束不能按公共母線調(diào)節(jié)；B電機和B驅(qū)動器處于電動機狀態(tài)，運動規(guī)律可 按公共母線電壓調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的饋電用電平衡節(jié)能裝置實施例如圖1所示，A電機1連接A驅(qū) 動器2; B電機3連接B驅(qū)動器4; A和B驅(qū)動器的直流母線相連構(gòu)成公共母線 5;公共母線5連接電壓取樣電路7，電壓取樣電路7連接控制單元10，控制
單元10連接B驅(qū)動器4并為其提供設定信號；公共母線5接電容器8，還連 接儲能單元6;所述A電機外連接動力源，B電機3連接外負載；A驅(qū)動器2 連接外部的上位控制設備。
其電壓取樣電路7可為電壓傳感器、或電阻取樣電路、或電容取樣電路等。
公共母線5連接的儲能單元6內(nèi)有蓄電池并有內(nèi)部充放電控制線路。
本實施例l的控制方法為
本例中，A電機1和A驅(qū)動器2工作于發(fā)電機狀態(tài)，A驅(qū)動器2受與其連 接的外部上位設備控制工作于扭矩或速度或位置伺服狀態(tài)，A電機2受動力 源驅(qū)動通過A驅(qū)動器2長期發(fā)電饋入公共母線5; A電機1和A驅(qū)動器2的運 動規(guī)律受其上位控制設備設定的期望值約束，控制單元9不干預其運行規(guī)律。 B電機2和B伺服驅(qū)動器4工作于扭矩或速度伺服狀態(tài)，其設定信號由控制 單元9依據(jù)公共母線5電壓設定值和電壓取樣電路7的值提供。
控制單元9設定公共母線5的電壓值Us ，并通過電壓取樣電路7動態(tài)獲 取當前的公共母線5電壓信號Uf，根據(jù)差值(Us-Uf)及其隨時間變化率 d(Us-Uf)/dt，以比例控制器(PI)、或比例積分微分控制器(PID)、或模糊 控制等公知的控制技術，求取設定信號并提供給B驅(qū)動器4， B驅(qū)動器4依此 相應地調(diào)整B電機3輸出的扭矩或速度，進而改變B驅(qū)動器4和電機3從公 共母線5獲取的能量，實現(xiàn)對公共母線5電壓的閉環(huán)控制。當A電機1和A 驅(qū)動器2因運動規(guī)律變化饋入公共母線5的發(fā)電量增加時，由于電容器8的 作用，公共母線5的電壓Uf將緩慢上升、大于設定電壓值Us,控制單元9 求得的驅(qū)動器4的扭矩/速度設定值加大，B驅(qū)動器4驅(qū)動B電機3輸出的扭 矩/速度加大，B驅(qū)動器4和電機2從公共母線5獲取的用電量加大，迫使公 共母線5的電壓Uf下降；相應地，當A電機1和A驅(qū)動器2因運動規(guī)律變化 饋入公共母線5的發(fā)電量減少時，公共母線5的電壓Uf將緩慢下降、小于 Us,控制單元9求得的驅(qū)動器4的扭矩/速度設定值減小，B驅(qū)動器4驅(qū)動B 電機3輸出的扭矩/速度減小，B驅(qū)動器4和B電機3從公共母線5獲取的用 電量減小，迫使公共母線5的電壓Uf回升；如此循環(huán)，對公共母線5的電壓 Uf作閉環(huán)控制，使得公共母線5的電壓Uf維持于設定值Us或在Us附近小 幅波動。
對于有多組電機和驅(qū)動器的本系統(tǒng)，只要至少有一組電機和驅(qū)動器如B 電機3和B驅(qū)動器4，控制單元9根據(jù)設定電壓Us和動態(tài)測定的公共母線5 電壓Uf調(diào)整該組或該多組電機輸出的扭矩或速度，改變它們從公共母線5獲
取的能量，使系統(tǒng)內(nèi)各電機發(fā)電饋入公共母線5的能量恰好被該組或該多組 電機使用，無需開通儲能單元6，避免充電儲能和再次放電使用的雙重損耗。 同時，由于對公共母線5的電壓Uf進行了動態(tài)閉環(huán)控制，此電壓Uf不會達 到危險值、避免按常規(guī)被迫通過電阻泄放能量，從而實現(xiàn)節(jié)能。
儲能單元6是能量備用單元，當處于發(fā)電機狀態(tài)的電機不工作又需要驅(qū) 動另一臺電動機工作，或者電動機需要短期高倍過載運行而發(fā)電機提供能量 不足時，儲能單元6內(nèi)部控制線路使之向公共母線5提供能量；只有儲能單 元內(nèi)的蓄電池電壓低于設定值時，其內(nèi)部控制線路主動從公共母線5吸取能 量以補足其蓄電池的能量。多數(shù)情況下，公共母線5的能量不流向儲能單元 6，其能量不依靠蓄電池沖放電的途徑傳遞。
實施例2:
本發(fā)明的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例2如圖2所示，其結(jié)構(gòu)類似 實施例1，不同之處是A電機和A驅(qū)動器雖然長期處于發(fā)電機狀態(tài)，但控制 單元9連接A驅(qū)動器2并為其提供設定信號。按公共母線5的電壓調(diào)節(jié)A電 機的運動規(guī)律。B驅(qū)動器4不連接控制單元9而連接受外部的上位控制設備， B電機和B驅(qū)動器處于四象限狀態(tài)，其運動規(guī)律不受控制單元9的約束。
本實施例2的控制方法為
B電機2和B伺服驅(qū)動器4接受外部上位控制設備的設定值，按其期望 值的約束以扭矩、或速度、或位置伺服模式工作于發(fā)電機或電動機狀態(tài)，控 制單元9不干預B電機的運行規(guī)律。
A電機1和A驅(qū)動器2以扭矩伺服模式工作于發(fā)電機狀態(tài)，A電機1受動 力源驅(qū)動通過A驅(qū)動器2長期發(fā)電饋入公共母線5;控制單元9依據(jù)公共母 線5電壓設定值和電壓取樣電路7的值對A驅(qū)動器2提供扭矩設定信號。
與實施例1情況相似，控制單元9設定公共母線5的電壓值Us,并通過 電壓取樣電路7動態(tài)獲取當前的公共母線5電壓信號Uf，根據(jù)差值(Us-Uf) 及其隨時間變化率d(Us-Uf)/dt，取扭矩設定信號提供給A驅(qū)動器2， A驅(qū)動 器2依此相應地調(diào)整A電機輸出的扭矩，從而改變A驅(qū)動器2和A電機1發(fā) 電饋入公共母線5的能量，實現(xiàn)對公共母線5電壓Uf的閉環(huán)控制。當B電機 2和B驅(qū)動器4在外部控制單元的控制下運動規(guī)律變化、饋入公共母線5的 發(fā)電量增加或從公共母線5吸取的電能減少時，由于電容器8的作用，公共
母線5的電壓Uf將緩慢上升、大于Us，控制單元9根據(jù)(Us-Uf)和 d (Us-Uf) /dt，求得的A驅(qū)動器2的扭矩設定值加大，A驅(qū)動器2驅(qū)動A電機 1輸出的扭矩加大，A驅(qū)動器2和A電機1發(fā)電送入公共母線5能量減少， 迫使公共母線5的電壓Uf下降；相應地，當B電機2禾n B驅(qū)動器4因運動規(guī) 律變化、饋入公共母線5的發(fā)電量減少或從公共母線5吸取的能量增加時， 控制單元9求得的A驅(qū)動器2的扭矩設定值減小，A驅(qū)動器2驅(qū)動A電機1 輸出的扭矩減小，A驅(qū)動器2和電機1發(fā)電進入公共母線5能量增大，迫使 公共母線5的電壓Uf上升。如此循環(huán)、對公共母線5的電壓Uf作閉環(huán)控制， 使得公共母線5電壓Uf維持于設定值Us或在Us附近小幅波動。
本系統(tǒng)有多組電機和驅(qū)動器時，只要至少有一組電機和驅(qū)動器如A電機 1和A驅(qū)動器2，控制單元9根據(jù)設定電壓Us和動態(tài)測定的公共母線5電壓 Uf調(diào)整該組或該多組電機的發(fā)電量，使系統(tǒng)內(nèi)各電機發(fā)電饋入公共母線5的 能量恰好與系統(tǒng)內(nèi)電機使用電量相等，對公共母線5的電壓Uf進行了動態(tài)閉 環(huán)控制，無需開通儲能單元6或通過電阻泄放能量。
儲能單元6的工作情況與實施例1相同。
實施例3:
本發(fā)明的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例3如圖3所示，其結(jié)構(gòu)類似 實施例1，不同之處是A電機1外連接負載/動力源，B電機3連接外負載/ 動力源；A驅(qū)動器2、 B驅(qū)動器4與外部上位控制設備連接，A電機l和A驅(qū) 動器2、 B電機2和B驅(qū)動器4工作于四象限狀態(tài)，二電機的運動規(guī)律受外部 上位控制設備設定的期望值約束，不受控制單元9的干預。公共母線5還連 接可控整流單元10，控制單元9連接可控整流單元10并向后者提供設定信 號。所述可控整流單元10與外部供電電源連接，整流后輸出的電壓值與輸入
設定信號呈線性關系。
本實施例3的控制方法為
A電機1和A驅(qū)動器2、 B電機2和B驅(qū)動器4工作于四象限狀態(tài)，兩者 的運動規(guī)律受外部上位控制設備設定的期望值約束，控制單元9不干預其運 行規(guī)律。
可控整流單元10的設定信號由控制單元9依據(jù)電壓設定值和電壓取樣電 路7的值提供。
控制單元9設定公共母線5的電壓值Us，并通過電壓取樣電路7動態(tài)獲
取當前的公共母線5的電壓信號Uf，根據(jù)差值(Us-Uf)和差值隨時間變化 率d(Us-Uf)/dt，求取設定信號提供給可控整流單元IO，可控整流單元10依 據(jù)此設定信號輸出相應電壓實現(xiàn)對公共母線5電壓的閉環(huán)控制。當A電機1 和A驅(qū)動器2或B電機2和B驅(qū)動器4因運動規(guī)律變化饋入公共母線5的發(fā) 電量增加時，由于電容器8的作用，公共母線5電壓Uf將緩慢上升、大于 Us，控制單元9求得的可控整流單元10設定值減小，可控整流單元10輸出 電壓下降，迫使公共母線5電壓Uf下降；相應地，當A電機1和A驅(qū)動器2 或B電機3和B驅(qū)動器4因運動規(guī)律變化饋入公共母線5的發(fā)電量減少時， 由于電容器8的作用，公共母線5電壓將下降、小于Us，控制單元9求得的
可控整流單元10設定值加大，可控整流單元10輸出電壓上升，迫使公共母 線5的電壓Uf上升；如此循環(huán)、對公共母線5的電壓作閉環(huán)控制，使得公共 母線5的電壓維持于設定值Us或在Us附近小幅波動，實現(xiàn)對公共母線電壓 進行了動態(tài)閉環(huán)控制。可控整流單元10饋入公共母線5的能量基本被A電機 1和A驅(qū)動器2或B電機3和B驅(qū)動器4吸收，避免儲能單元6的充放電的 雙重損耗；公共母線5的電壓更不會達到危險值而被迫通過電阻泄放能量， 從而實現(xiàn)節(jié)能。
所述儲能單元6的工作情況與實施例1相同。
實施例4:
本實施例4中，A和B電機及其驅(qū)動器四象限工作，主要工作于發(fā)電機 狀態(tài)，其運動規(guī)律受約束不能按公共母線調(diào)節(jié)；逆變單元可按公共母線電壓 調(diào)節(jié)
本發(fā)明的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置實施例4如圖4所示，結(jié)構(gòu)類似實 施例3;不同之處在于逆變單元11取代可控整流單元10連接于公共母線5, 控制單元9連接逆變單元11并向其提供設定信號。
所述逆變單元11與外部電路連接，經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換輸出的電流量與輸入設定 信號呈線性關系。
本實施例4的控制方法為
本例中，A電機1和A驅(qū)動器2、 B電機2和B驅(qū)動器4工作于四象限狀 態(tài)，主要工作在發(fā)電狀態(tài)，兩者的運動規(guī)律受外部上位控制設備設定的期望 值約束，控制單元9不干預其運行規(guī)律。
控制單元9設定公共母線5的電壓值Us，并通過電壓取樣電路7動態(tài)獲
取當前的母線電壓信號Uf，根據(jù)差值(Us-Uf)和差值隨時間變化率 d(Us-Uf)/dt，求取設定信號提供給逆變單元ll，逆變單元ll依據(jù)此設定信 號輸出相應電流實現(xiàn)對公共母線5電壓的閉環(huán)控制。當A電機1和A驅(qū)動器 2或B電機3和B驅(qū)動器4因運動規(guī)律變化饋入公共母線5的發(fā)電量增加時， 由于電容器8的作用，公共母線5電壓將緩慢上升、大于Us，控制單元9求 得的逆變單元11設定值增加，逆變單元11輸出電流上升，迫使公共母線5 電壓下降；相應地，當A電機1和A驅(qū)動器2或B電機3和B驅(qū)動器4因運 動規(guī)律變化饋入公共母線5的發(fā)電量減少時，由于電容器8的作用，公共母 線5電壓將下降、(Us-Uf )上升，控制單元9求得的逆變單元11設定值減小， 逆變單元ll輸出電流上升，迫使公共母線5電壓上升；如此循環(huán)、對公共母 線5電壓作閉環(huán)控制，使得公共母線5電壓維持于設定值Us或在Us附近小 幅波動，實現(xiàn)對公共母線5電壓的動態(tài)閉環(huán)控制。系統(tǒng)內(nèi)各電機和驅(qū)動器饋 入公共母線5的能量由逆變單元11吸收轉(zhuǎn)換送到外部電路，無需用儲能單元 6充電或被迫通過電阻泄放能量。
實施例5
本實施例5如圖5所示，其結(jié)構(gòu)類似實施例3，不同之處是A驅(qū)動器2、 B驅(qū)動器4不僅與外部上位控制設備連接，還與控制單元9連接，A電機1和 A驅(qū)動器2、 B電機2和B驅(qū)動器4工作于四象限狀態(tài)，二電機的運動規(guī)律受 外部上位控制設備設定的期望值約束，同時受到控制單元9按公共母線5電 壓的全部或部分修正?？刂茊卧?還按公共母線5電壓對可控整流單元10提
供設定值。
本實施例5的控制方法為
控制單元9設定公共母線5的電壓值Us，并通過電壓取樣電路7動態(tài)獲 取當前的公共母線5電壓信號Uf ，計算(Us-Uf)，依據(jù)(Us-Uf)修正A驅(qū)動 器2、 B驅(qū)動器4、可控整流單元10的設定值，公共母線5電壓高于設定值 時，減少饋電量和加大用電量；公共母線5電壓低于設定值時，加大饋電量 和減少用電量；由此構(gòu)成對公共母線5電壓的閉環(huán)控制。
本實施例5對A電機的控制框圖如圖6所示，外部上位控制設備提供設 定值UA， A驅(qū)動器2按設定信號Ua對A電機1閉環(huán)控制，使其按Fa=Fa(Ua， Uaf)運動規(guī)律運行，其中Fa是A電機1輸出信號，Ua為外部上位控制設備 的設定值與控制單元9的修正值之和，是提供給A驅(qū)動器2的設定信號，Uaf
為A驅(qū)動器2按運動規(guī)律作閉環(huán)控制所需的反饋信號，例如扭矩、速度、位 置、壓力等信號；Fa=Fa(Ua， Uaf)是A驅(qū)動器2控制A電機1的輸出信號與 設定、反饋信號的關系式；控制單元9按設定的公共母線5電壓Us和動態(tài)獲 取的公共母線5電壓信號Uf;依據(jù)VA4腫Ga(Us， Uf)求取對外部上位控制設 備給A驅(qū)動器2的設定值UA的修正量VA，式中Ka為調(diào)整深度系數(shù)，Ga(Us， Uf)是調(diào)整關系式，該調(diào)整關系式是公知的比例控制器(PI)、或比例積分微 分控制器(PID)、或模糊控制等關系式，其控制程序預存于控制單元9中； Ka越大，A驅(qū)動器2和A電機1對調(diào)節(jié)公共母線5電壓的貢獻越大。外部 上位控制設備期望A電機1按設定值UA運行，控制單元9動態(tài)提供VA修正 量，使A驅(qū)動器2得到設定信號Ua=UA+ VA，即A電機1按Fa=Fa ((UA+VA)， Uaf)運動規(guī)律運行，實現(xiàn)對公共母線5電壓的閉環(huán)控制。
與上述A電機的控制情況相似，外部上位控制設備提供設定值UB，控制 單元9向B驅(qū)動器4動態(tài)提供VB= Kb*Gb (Us， Uf)設定值修正量，調(diào)整B電 機3按Fb=Fb((UB+ VB) ， Ubf)運動規(guī)律運行，實現(xiàn)對公共母線5電壓的閉環(huán) 控制。
與上述A電機的控制情況相似，外部上位控制設備提供的設定值UC，控 制單元9向可控整流單元10動態(tài)提供VC二 Kc*Gc(Us， Uf)設定值修正量，調(diào) 整可控整流單元10按Fc=Fc((UC+ VC)， Ucf)輸出，實現(xiàn)對公共母線5電壓 的閉環(huán)控制。
控制單元9調(diào)整Ka、 Kb、 Kc的大小，即可以調(diào)整A驅(qū)動器2、 A電機l， B驅(qū)動器4、 B電機3和可控整流單元10對閉環(huán)控制公共母線5電壓的貢獻， 系數(shù)越大的貢獻越大，反之貢獻越小；允許偏離外部上位控制設備設定值較 大的，Ka、 Kb、 Kc可大，反之，Ka、 Kb、 Kc可小，根據(jù)實際運動規(guī)律調(diào)整。 當Ka= Kb=0，控制單元9不通過A驅(qū)動器-A電機、B驅(qū)動器-B電機控制公共 母線5的電壓，即不干預A驅(qū)動器-A電機、B驅(qū)動器-B電機的運行，即與實 施例3的控制方法相同；當Ka=Kc=0且不接可控整流單元10，與實施例1的 控制情況相同；Kb=Kc=0且不接可控整流單元10，與實施例2的控制情況相 同。
所述儲能單元6的工作情況與實施例1相同。 實施例6
本實施例6與實施例5相類似，只是控制單元9所接的可控整流單元10 改為逆變單元ll。
本實施例6的控制方法與實施例5相似。
本例中控制單元9也可同時連接可控整流單元10和逆變單元11，其控
制方法與實施例5相似。
權(quán)利要求
1.一種饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置，包括至少2組相連接的電機-驅(qū)動器；所述電機連接其負載/動力源；其特征在于所述電機-驅(qū)動器均可按設定值四象限工作，或者至少一組電機-驅(qū)動器可按設定值受控工作于發(fā)電機狀態(tài)，或者至少一組電機-驅(qū)動器可按設定值受控工作于電動機狀態(tài)；各驅(qū)動器的直流母線相連構(gòu)成公共母線；控制單元連接所述可按設定值受控工作于發(fā)電機狀態(tài)的電機的驅(qū)動器、和/或連接可按設定值受控工作于電動機狀態(tài)的電機的驅(qū)動器、和/或連接公共母線上所接的外接供電電源可按設定值調(diào)整輸出電壓的可控整流單元、和/或連接公共母線上所接的外接外部電路可按設定值調(diào)整輸出電流的逆變單元；公共母線連接電壓取樣電路，電壓取樣電路的信號接入控制單元；公共母線連接電容器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置，其特征在于 所述電壓取樣電路(7)為電壓傳感器、或電阻取樣電路、或電容取樣電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置，其特征 在于公共母線(5)還連接有儲能單元(6)，儲能單元(6)內(nèi)有蓄電池并 有內(nèi)部充放電控制線路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置的運行方 法，其特征在于控制單元設定公共母線的電壓值，并根據(jù)電壓取樣電路動態(tài)獲得公共 母線當前電壓反饋信號，依據(jù)設定的公共母線電壓值和當前電壓之差求取 其所連接的處于發(fā)電狀態(tài)的電機-驅(qū)動器的設定值、和/或求取其所連接的 處于電動機狀態(tài)的電機-驅(qū)動器的設定值、和/或求取可控整流單元設定 值、和/或求取逆變單元的設定值；當公共母線電壓高于設定值時，控制 單元調(diào)整其控制對象的設定值以減少饋入母線的能量，或者調(diào)整其控制對 象設定值以加大其從公共母線吸取的能量；當公共母線電壓低于設定值 時，控制單元調(diào)整其控制對象設定值以加大饋入母線的能量，或者調(diào)整其 控制對象的設定值以減少其從公共母線吸取的能量，動態(tài)調(diào)整、對公共母 線電壓作閉環(huán)控制，使系統(tǒng)內(nèi)的各電機，或者還有可控整流單元或逆變單 元饋入公共母線的能量與從母線消耗的能量基本相等，使公共母線電壓穩(wěn) 定于設定電壓值或在其附近小幅波動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置的運行方法， 其特征在于-控制單元(9)根據(jù)設定的公共母線的電壓值和當前電壓之差以比例 控制器、或比例積分微分控制器、或模糊控制技術求取其所連接的控制對 象的設定值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置的運行方法， 其特征在于-公共母線(5)還連接有儲能單元(6)，儲能單元(6)內(nèi)有蓄電池并 有內(nèi)部充放電控制線路；當處于發(fā)電機狀態(tài)的電機不工作又需要驅(qū)動另一 臺電動機工作，或者電動機需要短期高倍過載運行而發(fā)電機提供能量不足 時，儲能單元(6)內(nèi)部控制線路使之向公共母線(5)提供能量；儲能單 元(6)內(nèi)的蓄電池電壓低于設定值時，其內(nèi)部控制線路主動從公共母線 (5)吸取能量以補足其蓄電池的能量。
全文摘要
本發(fā)明為饋電用電系統(tǒng)平衡節(jié)能裝置及其運行方法，包括至少2組相連接的電機-驅(qū)動器；其均可按設定值四象限工作，或至少一組可受控工作于發(fā)電機狀態(tài)或電動機狀態(tài)；公共母線連接各驅(qū)動器；控制單元連接受控電機的驅(qū)動器、和/或連接母線上的可控整流單元、逆變單元；公共母線連接電容器和電壓取樣電路，電壓取樣電路接入控制單元。其運行方法為控制單元設定公共母線的電壓值，依據(jù)母線設定電壓和當前電壓之差調(diào)整其控制的電機-驅(qū)動器的設定值、和/或可控整流單元、逆變單元的設定值，控制單元調(diào)整其控制對象的設定值以使饋入公共母線的能量與從母線消耗的能量基本相等，電壓穩(wěn)定于設定值，使進入公共母線的能量很少流向蓄電池或泄放實現(xiàn)節(jié)能。
文檔編號H02J3/00GK101373896SQ20071004527
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者虹 呂 申請人:上海星之辰電氣傳動技術有限公司;桂林星辰電力電子有限公司