本發(fā)明涉及一種電機制動能量回收系統(tǒng)，屬于設(shè)備控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲日益高漲，環(huán)境與能源利用之間的矛盾日益加劇，節(jié)能減排，能量回收的逐漸成為大家首要關(guān)注問題；工業(yè)自動化的普及越來越廣，越來越多的電機設(shè)備（特別是大型的）應(yīng)用在工業(yè)，交通，民用等市場；現(xiàn)有的電機制動大部分是采用電阻制動，把多余的能量吸收掉制動能量利用率為0；要么是設(shè)置回饋吸收回路，能量吸收利用率為20-30%；而采用本案的回收裝置，可以把80%-90%的制動能量回收利用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提供電機制動能量回收系統(tǒng)。

本發(fā)明的電機制動能量回收系統(tǒng)，包括MCU控制器組、升壓降壓模塊、超級電容模組、隔離電壓電流檢測模塊、電壓電流控制策略模塊、顯示人機互動模塊、電氣控制保護模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；

所述MCU控制器組包括3個，分別為MCU1、MCU2和MCU3，MCU1負責(zé)顯示人機互動模塊的驅(qū)動，MCU2負責(zé)超級電容模組的能量回收，MCU3負責(zé)PWM控制；所述MCU控制器組之間通過數(shù)據(jù)傳輸模塊進行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)同工作；所述顯示人機互動模塊和MCU1連接；所述MCU2連接超級電容模組和電氣控制保護模塊；所述MCU3連接升壓降壓模塊。

所述MCU2采用智能控制策略，根據(jù)MCU1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)制動電阻啟動電壓V1，和MCU2檢測到母線電壓V2，電流互感器檢測到的電流方向Di，根據(jù)電壓變化斜率和電流的方向，及母線電壓與V1的值，策略控制確認是需要能量回收或回饋，驅(qū)動Q1或Q2動作，控制電氣部分，啟動能量回收或能量回饋。

所述MCU2檢測升降壓的電流I，和檢測的超級電容電壓V；根據(jù)公式P=UI，計算出能量吸收或回饋的功率，再根據(jù)運行的時長T，計算出能量W=PT；并把數(shù)據(jù)通過RS232傳輸給MCU1進行顯示。

MCU2通過檢測充放點電流和超級電容模組電壓，當(dāng)超過設(shè)定值得20%且?guī)酌雰?nèi)沒有恢復(fù)，或超過設(shè)定值50%立馬輸出報警信號；檢測溫度模塊U7，對內(nèi)部的溫度實時監(jiān)控，當(dāng)溫度達到85度時，輸出報警信號，報警驅(qū)動信號控制Q4，Q5導(dǎo)通， B1和LED4會通過聲音和指示報警。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明打破常規(guī)電阻制動能量直接損耗，在不影響其制動原理和安全上，采用優(yōu)先能量回收與能量回饋設(shè)計，利用超級電容器功率密度大，充放循環(huán)壽命長，低溫特性好，安全環(huán)保等優(yōu)點，采用雙管并聯(lián)拓展能量回收功率，利用分布式控制策略，MCU3數(shù)字電源設(shè)計功率控制策略。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電機制動能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的MCU2控制策略流程圖；

圖3是本發(fā)明的MCU2峰值控制策略流程圖；

圖4是本發(fā)明的MCU1顯示和通訊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明的MCU2控制檢測電路圖；

圖6是本發(fā)明的超級電容模組電路結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明的功率控制監(jiān)控模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本發(fā)明的升降壓模塊電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1，本發(fā)明的電機制動能量回收系統(tǒng)，包括MCU控制器組、升壓降壓模塊、超級電容模組、電壓隔離檢測模塊、母線互感電流檢測模塊、顯示人機互動模塊、電氣控制保護模塊、功率控制監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊；

所述MCU控制器組分別和升壓降壓模塊、電壓隔離檢測模塊、母線互感電流檢測模塊、顯示人機互動模塊、電氣控制保護模塊、功率控制監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊連接；所述超級電容模組和升壓降壓模塊連接；

所述MCU控制器組包括3個，分別為MCU1、MCU2和MCU3，MCU1負責(zé)顯示人機互動模塊的驅(qū)動，MCU2負責(zé)超級電容模組的能量回收，MCU3負責(zé)PWM控制；所述MCU控制器組之間通過數(shù)據(jù)傳輸模塊進行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)同工作；所述顯示人機互動模塊和MCU1連接；所述超級電容模組和MCU2連接；所述MCU3連接升壓降壓模塊。

如圖2所示，MCU2采用智能控制策略，系統(tǒng)在程序初始化后，利用母線互感電流檢測模塊檢測母線電壓、母線供電電壓以及電流互感器檢測，利用升壓降壓模塊進行電壓差放大，然后進行峰值電流控制，通過MCU3來實現(xiàn)PWM降壓控制或PWM升壓控制，最后系統(tǒng)啟動降壓充電或者啟動升壓放電。

如圖3所示，MCU2采用智能控制策略，程序初始化后，先檢測母線電壓，然后檢測電流方向和二次檢測母線電壓，通過電壓與設(shè)定的比較值進行比較，對于二次檢測母線電壓進行電壓變化斜率計算，并通過數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，對檢測過的母線電壓值經(jīng)電器控制保護模塊對系統(tǒng)的啟動降壓充電和啟動升壓放電進行控制，并通過功率控制監(jiān)控模塊進行電機的功率監(jiān)控，從而保護電機。

所述MCU2采用智能控制策略，根據(jù)MCU1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)制動電阻啟動電壓V1，和MCU2檢測到母線電壓V2，母線的供電電壓V3；

能量回收啟動：

（1）當(dāng)V2大于0.8*V1且V2電壓大于正常供電電壓時，默認電機在制動產(chǎn)生能量，MCU2驅(qū)動Q2，使得接觸器KA1閉合，降壓回路開始運作能量回收至超級電容。

（2）當(dāng)母線電壓小于0.8*V1，但電流互感器檢測到的電流方向為反充時；通過多次測試電壓，計算出電壓變化斜率，當(dāng)斜率大于0，說明電機產(chǎn)生能量，MCU2驅(qū)動Q2，使得接觸器KA1閉合，降壓回路開始運作能量回收，若計算出斜率小于0或無變化，Q2不動作，電流互感器誤檢測。

能量回收功率控制：

（1）根據(jù)檢測到的當(dāng)前母線電壓V2與正常供電電壓V3的差ΔV，ΔV經(jīng)過光耦隔離和放大器放大形成一個數(shù)值ΔV1。

（2）電流互感器的電流ΔI通過電阻形成一個電壓基準(zhǔn)ΔV2。

（3）ΔV1與ΔV2的疊加積分作為一個電流控制器的比較基準(zhǔn)Vi，對充放電的峰值Ipk進行控制；當(dāng)壓差大或互感電流大時，證明能量多，峰值電流大能快速的把能量回收或回饋。

（4）采用疊加基準(zhǔn)峰值電流控制可以時時對充放電功率控制，也盡量減小因為硬件檢測誤差照成的超容模組過充或過放。

MCU2檢測升降壓的電流I，和檢測的超級電容電壓V；根據(jù)公式P=UI。計算出能量吸收或回饋的功率；再根據(jù)運行的時長T，計算出能量W=PT；并把數(shù)據(jù)通過RS232傳輸給MCU1進行顯示；并通過無限傳輸模塊，在WIFI局域網(wǎng)備份數(shù)據(jù)。

參閱圖4，MCU1連接供電電路連接、指示電路、顯示和通訊電路，MCU1通過顯示人機互動模塊，在LCD上顯示產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)，MCU之間的數(shù)據(jù)傳輸通過RS232進行傳輸，顯示其他模塊的運行情況。

參閱圖5-圖8, 包括電氣控制保護模塊和功率控制監(jiān)控模塊；

MCU2通過檢測充放點電流和超級電容模組電壓；當(dāng)超過設(shè)定值得20%且?guī)酌雰?nèi)沒有恢復(fù)，或超過設(shè)定值50%立馬輸出報警信號；檢測溫度模塊U7，對內(nèi)部的溫度實時監(jiān)控，當(dāng)溫度達到85度時，輸出報警信號；報警驅(qū)動信號控制Q4，Q5導(dǎo)通，B1（bell）和LED4會通過聲音和指示報警。

參閱圖8，包括升壓降壓模塊；

當(dāng)接收到MCU2的控制信號需要降壓時候，啟動MCU3的端口輸出PWM1信號對U1控制，

MCU3采用RS232數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，對監(jiān)測的電壓電流傳輸給MCU2。

電壓隔離檢測模塊，通過MCU3的AD端口對數(shù)據(jù)檢測讀取，并分析傳輸數(shù)據(jù)。

上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。