專利名稱：一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能將電能反饋給電網(wǎng)的裝置，尤其是涉及一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置。

背景技術(shù)：
在工業(yè)縫紉機伺服控制器的使用過程中，經(jīng)常會有從高速到低速、從高速到停止的工作過程，在這個過程中，負載拖動電動機的轉(zhuǎn)速比伺服控制器輸出頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，此時傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能經(jīng)異步電動機轉(zhuǎn)換成電能，因而電機處于再生發(fā)電狀態(tài)。目前，通常通過制動電阻單元能耗和直流能耗對此部分電能進行處理。其中，制動電阻單元能耗是在電機從高速到低速運動或從高速到停止時，利用設(shè)置在直流回路中的制動電阻吸收電機的再生電能；而直流能耗是利用電機的轉(zhuǎn)子電路吸收電機的再生電能，上述兩種方式對電機的再生電能造成了很大的浪費，而且產(chǎn)生大量熱量，給環(huán)境帶來很大污染。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其結(jié)構(gòu)合理、安全可靠且使用操作簡便，能將電動控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能及時回饋電網(wǎng)進行再次利用。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，包括電網(wǎng)、所述工業(yè)縫紉機的驅(qū)動電機、控制器以及由控制器進行驅(qū)動的逆變模塊一和逆變模塊二，所述電網(wǎng)經(jīng)整流濾波電路后與逆變模塊二相接，所述逆變模塊二與電機相接；所述整流濾波電路和逆變模塊二之間的直流側(cè)母線上并接有母線電容，所述母線電容并接在逆變回饋電能用的逆變模塊一上，所述逆變模塊一接電網(wǎng)，其特征在于所述母線電容和逆變模塊一間串接有電流檢測電路一，所述逆變模塊二和電機間串接有電流檢測電路二，所述電流檢測電路一和電流檢測電路二均接控制器；所述電機上安裝有光電編碼器，所述光電編碼器接控制器。
所述控制器為主控CPU，其分別通過PWM模塊對逆變模塊一和逆變模塊二進行驅(qū)動；所述逆變模塊一和逆變模塊二均為由三相絕緣柵晶體管IGBT組成的三相逆變模塊。
所述逆變模塊二為IPM模塊，所述IPM模塊和PWM模塊間接有光耦驅(qū)動電路。
所述母線電容和逆變模塊一間還串接有正向?qū)ǖ亩O管。
所述逆變模塊一和電網(wǎng)間串接有電抗器。
所述電流檢測電路一和電流檢測電路二均為電流傳感器。
所述電流檢測電路二經(jīng)限幅濾波電路后接控制器。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點，1、結(jié)構(gòu)合理且使用操作簡便；2、安全可靠，通過電流檢測電路一和電流檢測電路二實時對各自所處回路中的電流進行準確檢測，二者同時將所檢測到的電流信號傳送至控制器，控制器相應(yīng)對逆變模塊一和逆變模塊作出控制；3、實用性強，能將工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能及時回饋電網(wǎng)進行再次利用，節(jié)能效果好，在原有基礎(chǔ)上進一步節(jié)能6％～10％。總之，本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在電能浪費問題及環(huán)境污染問題，使節(jié)能控制器電網(wǎng)側(cè)變流器成為可逆的，及時將再生電能就地回收到電網(wǎng)，從而達到了節(jié)能的效果。另外使用了良好的控制電路設(shè)計和適當(dāng)?shù)臑V波裝置，保證了回收的電能完全符合國家電網(wǎng)標準。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為逆變模塊二、電機以及母線電容的電路原理圖。
圖3為逆變模塊一及其外圍電路的電路原理圖。
附圖標記說明 1-控制器； 2-I/O接口；3-PWM模塊； 4-控制鍵盤； 5-顯示器； 6-逆變模塊一； 7-逆變模塊二； 8-電機； 9-光電編碼器； 11-母線電容； 12-電網(wǎng)； 13-整流濾波電路； 14-光耦驅(qū)動電路； 15-限幅濾波電路； 16-二極管； 17-電抗器；18-A/D轉(zhuǎn)換模塊。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括電網(wǎng)12、工業(yè)縫紉機的驅(qū)動電機8、控制器1以及由控制器1進行驅(qū)動的逆變模塊一6和逆變模塊二7。其中，電網(wǎng)12經(jīng)整流濾波電路13后與逆變模塊二7相接，并且整流濾波電路13和逆變模塊二7之間的直流側(cè)母線上并接有母線電容11即電容C，所述母線電容11并接逆變回饋電能用的逆變模塊一6上，而逆變模塊一6接電網(wǎng)12。另外，逆變模塊二7與工業(yè)縫紉機的電機8相接，電機8上安裝有光電編碼器9，并且所述光電編碼器9接控制器1。同時，所述母線電容11和逆變模塊一6間還串接有正向?qū)ǖ亩O管16，且逆變模塊一6和電網(wǎng)12間串接有電抗器17。
結(jié)合圖2、圖3，所述控制器1為主控CPU，其分別通過PWM模塊3對逆變模塊一6和逆變模塊二7進行驅(qū)動，所述逆變模塊一6和逆變模塊二7均為由三相絕緣柵晶體管I GBT組成的三相逆變模塊，即逆變模塊一6由T1-T6六個絕緣柵晶體管IGBT連接組成，逆變模塊二7由D1-D6六個絕緣柵晶體管IGBT連接組成。上述絕緣柵晶體管IGBT均由由一個功率開關(guān)器件和一個續(xù)流二極管組成，在工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)的回饋制動期間，上述六個絕緣柵晶體管均采用兩兩導(dǎo)通方式，每一時間段都有2個功率管導(dǎo)通，并且每1/6個周期換相一次，且作為脈寬調(diào)制PWM進行運行。在一個PWM周期內(nèi)，當(dāng)工業(yè)縫紉機由高速到低速，或者是由高速到停止時，電機8的定子繞阻電感放電，從而進入發(fā)電狀態(tài)，并且所述電機8利用升壓斬波的原理進行發(fā)電反饋。
并且，逆變模塊7為IPM模塊，IPM模塊和PWM模塊3間還接有光耦驅(qū)動電路14，也就是說，控制器1通過PWM模塊3和光耦驅(qū)動電路14對逆變模塊二7進行驅(qū)動。其中一個PWM模塊3為主控CPU內(nèi)部集成的模塊，另一個PWM模塊3另外連接的一個外置的模塊；本具體實施方式
中，對逆變模塊二7進行驅(qū)動的PWM模塊3為主控CPU的內(nèi)部集成模塊，而對逆變模塊一6進行驅(qū)動的PWM模塊3為主控CPU的外置模塊。而控制器1外還設(shè)置有控制鍵盤4和顯示器5，其控制鍵盤4和顯示器5均與控制器1的I/O接口2相接。
圖3中，逆變模塊一6的輸入端通過兩個二極管D1和D2接直流側(cè)Z、L端，以保證在回饋制動期間，回饋的電能在逆變模塊二7-＞逆變模塊一6-＞電網(wǎng)12方向上的單向流動。而C3、C4為濾波電解電容，R4、R5分別為C3、C4的均壓電阻；R5為電容C充電的限流電阻，其通過繼電器JP1來進行切除。而在逆變模塊一6和電網(wǎng)12間串接的電抗器17即三個電抗器L1-L3的作用是平衡電壓差，限流及濾波。
另外，母線電容11和逆變模塊一6還間串接有電流檢測電路一，而逆變模塊二7和電機8間同樣串接有電流檢測電路二，電流檢測電路一和電流檢測電路二均接控制器1，并且電流檢測電路一和電流檢測電路二均為電流傳感器10。其中，電流檢測電路一所檢測的電流信號輸至控制器1的A/D轉(zhuǎn)換模塊18，其電流傳感器10用以檢測回饋電流，為實現(xiàn)回饋電流控制提供準確的信號；同時，在回饋制動中，合理控制回饋電流大小也至關(guān)重要，回饋電流的大小必須滿足能量回饋功率的要求，如果系統(tǒng)回饋功率小于電機8在發(fā)電狀態(tài)時的輸出功率，那么直流母線電壓就會繼續(xù)升高，而由于電網(wǎng)12的電壓是一定的，那么系統(tǒng)回饋功率的大小是由回饋電流的大小決定的；另外，回饋電流的大小也必須控制在所使用的絕緣柵晶體管IGBT的額定范圍內(nèi)。而電流檢測電路二經(jīng)限幅濾波電路15后接控制器1，即電流檢測電路二所檢測的電流信號經(jīng)限幅濾波電路15后，輸至控制器1的A/D轉(zhuǎn)換模塊18，電流檢測電路二實時對電機8上的電流進行檢測。
本實用新型的工作過程是在工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)的工作過程中，由電流檢測電路一和電流檢測電路二實時對各自所處回路中的電流進行檢測，并將所檢測的電流信號均傳送至控制器1。同時，由控制器1對逆變模塊一6和逆變模塊二7進行驅(qū)動，當(dāng)電機8工作在電動狀態(tài)下時，逆變模塊一6處于關(guān)斷狀態(tài)，逆變模塊二7即IPM模塊作為電機8的驅(qū)動單元，對電機8進行驅(qū)動；而當(dāng)電機8處于再生發(fā)電狀態(tài)時，逆變模塊二7則用以逆變回饋，通過IPM模塊中的絕緣柵晶體管IGBT中反并聯(lián)的續(xù)流進行二極管整流，將電機8所產(chǎn)生的電能由電機側(cè)回饋到直流側(cè)即Z、L側(cè)，之后將整流電壓加在母線電容11上，如果發(fā)電功率較大時，母線電容11兩端的母線電壓就會上升，當(dāng)直流母線電壓繼續(xù)升高并超過啟動逆變模塊一6的工作電壓時，控制器1驅(qū)動逆變模塊一6開始工作，將電能從直流側(cè)回饋到電網(wǎng)12，當(dāng)直流母線電壓下降到關(guān)閉逆變模塊一6的工作電壓時，逆變模塊一6又回復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)；其中，電流檢測電路一所檢測的回饋電流信號，能相應(yīng)反應(yīng)出母線電容11兩端的母線電壓。在進入回饋制動期間后，電機8所產(chǎn)生的電能沿逆變模塊二7-＞逆變模塊一6-＞電網(wǎng)12的單向方向回饋。同時，光電編碼器9實時反映電機8的速度，而電流檢測電路二實時對電機8上的電流進行檢測，并通過顯示器5實時對電流檢測電路一和電流檢測電路二所檢測的電流值進行顯示。
總之，當(dāng)直流母線電壓逐漸升高時，此時根據(jù)電流檢測電路一所檢測到的電流信號，則相應(yīng)啟動逆變模塊一6將多余的能量經(jīng)過電抗器17回饋到電網(wǎng)12。而電抗器17將承受直流母線電壓和電網(wǎng)12的電壓間的差值，同時電抗器17將緩沖諧波的無功功率。具體是當(dāng)直流母線電壓超過電網(wǎng)電壓的峰值時，整流橋由于承受反壓而關(guān)斷，當(dāng)直流母線電壓繼續(xù)升高并超過啟動逆變模塊一6的工作電壓時，逆變模塊一6開始工作，將電能從直流側(cè)回饋到電網(wǎng)12，當(dāng)直流母線電壓下降到關(guān)閉逆變模塊一6的工作電壓時，逆變模塊一6又關(guān)閉。
在實踐中，考慮到電網(wǎng)12的波動，根據(jù)變頻器的中間環(huán)節(jié)所能承受的直流電壓值，再利用回饋制動時電網(wǎng)電壓值允許向上波動+20％，則一般當(dāng)母線電壓即直流電壓等于

時，啟動逆變模塊一6進入回饋制動狀態(tài)，其中，Ue為電網(wǎng)電壓的有效值。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，包括電網(wǎng)(12)、所述工業(yè)縫紉機的驅(qū)動電機(8)、控制器(1)以及由控制器(1)進行驅(qū)動的逆變模塊一(6)和逆變模塊二(7)，所述電網(wǎng)(12)經(jīng)整流濾波電路(13)后與逆變模塊二(7)相接，所述逆變模塊二(7)與電機(8)相接；所述整流濾波電路(13)和逆變模塊二(7)之間的直流側(cè)母線上并接有母線電容(11)，所述母線電容(11)并接在逆變回饋電能用的逆變模塊一(6)上，所述逆變模塊一(6)接電網(wǎng)(12)，其特征在于所述母線電容(11)和逆變模塊一(6)間串接有電流檢測電路一，所述逆變模塊二(7)和電機(8)間串接有電流檢測電路二，所述電流檢測電路一和電流檢測電路二均接控制器(1)；所述電機(8)上安裝有光電編碼器(9)，所述光電編碼器(9)接控制器(1)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述控制器(1)為主控CPU，其分別通過PWM模塊(3)對逆變模塊一(6)和逆變模塊二(7)進行驅(qū)動；所述逆變模塊一(6)和逆變模塊二(7)均為由三相絕緣柵晶體管IGBT組成的三相逆變模塊。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述逆變模塊二(7)為IPM模塊，所述IPM模塊和PWM模塊(3)間接有光耦驅(qū)動電路(14)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述母線電容(11)和逆變模塊一(6)間還串接有正向?qū)ǖ亩O管(16)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述逆變模塊一(6)和電網(wǎng)(12)間串接有電抗器(17)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述電流檢測電路一和電流檢測電路二均為電流傳感器(10)。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，其特征在于所述電流檢測電路二經(jīng)限幅濾波電路(15)后接控制器(1)。
專利摘要本實用新型公開了一種工業(yè)縫紉機電動控制系統(tǒng)電能回饋裝置，包括電網(wǎng)、工業(yè)縫紉機的驅(qū)動電機、控制器及由控制器進行驅(qū)動的逆變模塊一和逆變模塊二，電網(wǎng)經(jīng)整流濾波電路后與逆變模塊二相接，逆變模塊二與電機相接，整流濾波電路和逆變模塊二間的直流側(cè)母線上并接有母線電容，母線電容接逆變模塊一，逆變模塊一接電網(wǎng)；母線電容和逆變模塊一間串接有電流檢測電路一，逆變模塊二和電機間串接有電流檢測電路二，電流檢測電路一和電流檢測電路二均接控制器；電機上安裝有光電編碼器，光電編碼器接控制器。本實用新型結(jié)構(gòu)合理、安全可靠且使用操作簡便，能將電動控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能及時回饋電網(wǎng)進行再次利用，且所回收電能完全符合國家電網(wǎng)標準。
文檔編號H02P3/18GK201222711SQ20082002929
公開日2009年4月15日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者李建國, 苗寶剛, 郭忠鋒, 朱宏偉 申請人:西安西京智能裝備技術(shù)有限責(zé)任公司