基于能量回馈系统的堆垛机势能回收效率优化研究

堆垛机作为仓储物流系统中的关键设备,其运行过程中蕴含着丰富的重力势能。本文首先概述了堆垛机的工作原理与结构特点,包括机架、运行机构、起升机构、载货台及货叉伸缩机构、电气系统等组成部分。详细介绍能量回馈系统的原理及其优点,如节约能源、提高系统效率、减少设备空间占用、提升运行稳定性等。通过采用CASAPPA齿轮泵和XYOD20H交流变频油泵电动机,本文建立了能量转换部分的仿真模型,并利用Simulink进行联合仿真。通过相关仿真,最终得到了相关的数据图表。为了进一步优化能量回馈系统,本文提出了基于算法的优化策略,涉及驱动电路控制、车辆势能回收系统虚拟原型的建立等多个方面。具体策略包括将外部命令与传感器信号比较以确定变频器输出、建立详细的数学模型以及考虑多种参数的动态影响等。

能量回馈型电子负载DC/AC并网变流器

为实现负载能量回馈,完成负载和电源间可靠和高效的电能回收,构建了能量回馈型电子负载的DC/AC并网变流器硬件电路及其控制算法。首先设计了包含功率因数校正(PFC)升压模块、DC/DC隔离模块、DC/AC转换模块和输出滤波器模块在内的DC/AC并网变流器硬件电路,然后建立了DC/AC并网变流器级联控制模型,随后提出了包含同步锁相环、电流内环和电压外环在内的DC/AC并网变流器PID控制策略,以实现交流电子负载中的能量回馈。最后,研制并测试了能量回馈型电子负载的DC/AC并网变流器,测试结果表明所研制设备能实现低总谐波畸变率(THD)并网,能量回收效率达到95%。

能量回馈型大容量高频变压器典型服役工况试验平台

大容量高频变压器运行工况复杂,端口电压、电流波形多变,对其进行典型服役工况下的性能测试与评估比较困难。为此提出一种大容量高频变压器试验平台,其由十二脉波可控整流电路、双向DC-DC变换器BDC1、双向DC-DC变换器BDC2构成。BDC1通过多模块串联组合,在变压器端口产生高频、高幅值以及占空比可调的高压方波;此外,提出一种通过调节模块间的移相角实现多种dv/dt(电压上升率)输出的控制方法,用于大容量高频变压器典型服役工况模拟试验。BDC2用于实现能量回馈,显著减小试验平台运行时电能消耗,降低对电网供电容量的需求。在PSIM中搭建由6个模块组成的1.5 MW仿真平台,其待测高频变压器可以实现6 kV/20 kHz的高频方波输出与阶梯电压为1 kV的阶梯波输出,为后续试验平台搭建奠定理论基础。

基于能量回馈的充电器老化测试系统

为解决传统的充电器测试方法测试效率低、自动化程度差以及长时间老化测试过程中存在大量直流能量的浪费等问题,设计了一种具备能量回馈功能的充电器老化测试系统。测试系统包括老化测试部分、能量回馈部分和信号采集部分,以STM32单片机芯片为核心控制单元,通过信号采集模块采集测试系统中的交流信号与直流信号并传输至单片机的ADC端口,与系统初始设定值进行对比,判断待测充电器是否合格;同时将充电器直流输出串联接入能量回馈单元,控制开关切换单元,然后将输出的220 V逆变电源连接到部分充电器的输入端口,并将充电器的直流能量逆变回馈至充电器的老化测试过程继续利用,采集能量回馈单元输出端交流可调负载上面的电流值,当交流可调负载上的电流值最小时,接入到能量回馈单元的充电器数量达到最大,能量回馈效率达到了60%以上,实现了节能、高效的充电器老化测试。

倾斜带式输送机能量回馈变频制动技术仿真研究

针对倾斜带式输送机传统制动方式存在能耗较高、制动冲击较大、制动平稳性较差等问题,对倾斜带式输送机新型制动技术进行研究,提出了一种能量回馈变频制动新技术。利用计算机系统搭建了回馈变频制动技术PID闭环控制模型,设置仿真参数并进行数值模拟。仿真结果表明,回馈变频制动中的回馈制动单元可以回收系统能量,有效降低制动能耗,大大降低制动冲击,实现了带式输送机的恒力矩制动,机械和电气复合制动方式可以有效防止误制动,制动过程更可靠,验证了能量回馈变频制动技术的优势和效果,取得了满意的仿真结果。

散货码头带式输送机能量回馈型变频驱动技术

散货码头下行运输皮带机长期运行中存在高能耗、控制精度不足的问题,针对重载下坡工况,应用四象限能量回馈型变频驱动技术,在确保带式输送机高效运转的同时,实现电能的循环再利用,可显著降低电力消耗,减少碳排放,为散货码头绿色低碳发展提供技术支持。

一起电梯能量回馈装置故障分析

本文通过一起电梯定期检验时上行制动工况曳引检查项目失控的案例,从现场排查情况和电气原理图分析2个方面,探讨了由于电梯能量回馈装置故障导致此台电梯切断主电源开关后,电梯不能立即停止运行和电梯控制电路板依旧带电的原因。根据案例分析结果,进一步讨论了电梯能量回馈装置故障对电梯的安全运行可能产生的安全隐患,并且针对电梯能量回馈装置应有的保护功能提出了检验此类装置应增加的检验项目,与检验操作过程中的注意事项。

电动汽车永磁同步电机最优制动能量回馈控制

永磁同步电机具有高效率、高转矩密度等优点,被广泛地用作电动汽车牵引电机。永磁同步电机通常采用磁场定向(field oriented control,FOC)控制算法实现最大效率控制。该文研究永磁同步电机在磁场定向控制下的制动原理,结合电动汽车驱动系统(包括永磁同步电机、逆变器和电池)模型,进而分析电动汽车最优制动能量回馈控制策略。根据现有的电动汽车电气和机械耦合制动方案,对比分析常用的并联制动控制策略和串联制动控制策略,得出串联制动控制策略可实现最优的能量回馈制动,并联制动控制策略通过改变机械制动的自由行程可实现较好的能量回馈制动。

混合动力城市客车串联式制动能量回馈技术

设计出一种新型的制动能量回馈系统及相应控制策略从而显著降低混合动力城市客车的油耗并保证车辆的制动安全。以某型混合动力城市客车为研究对象,基于开关阀和制动防抱系统(Anti-lock braking system,ABS)、驱动电动机以及蓄电池储能装置设计出一种新型串联式制动能量回馈系统,实现气压制动力和回馈制动力的协调控制、ABS系统与回馈制动系统的协调控制;基于Matlab/Simulink软件建立制动能量回馈系统的仿真模型,对制动能量回收系统在不同控制策略下进行中国典型城市公交循环的仿真分析;在基于dSPACE实时硬件平台及制动系统硬件组成的制动能量回馈试验台架上,测试分析回馈制动力与气压制动力以及ABS系统的协调控制关系。结果表明,所研发的制动能量回馈系统安全可靠,ABS系统能够独立工作而不受新增系统的影响;回馈制动力与摩擦制动力能很好地调节,最大限度地发挥能量回馈能力;能量回馈效果显著,中国典型城市公交循环的制动能量回收率在50%以上。

电动汽车能量回馈的整车控制

以4种典型循环工况为例对电动汽车进行能量分析,设计了基于常规汽车制动系统的整车能量回馈控 制方式,研究了控制策略,完成了车辆道路试验与标定优化。试验表明,整车能量回馈控制方式与控制策略安全、可 靠,且柔顺性良好;利用能量回馈技术,蓄电池能量消耗可减少10%,能有效延长电动汽车的一次充电续驶里程。

弱电网下储能电池能量回馈系统自适应并网控制策略

随着充放储一体化电站的建设及推广应用,为提高电站运营经济性,可通过合理安排储能电池充放电时间实现对电网的削峰填谷作用。文中主要研究一体化电站中的储能电池能量回馈装置,重点关注其并网电流电能质量。弱电网下电网阻抗对系统有较大的影响,在分析弱电网特性的基础上,通过注入非特征频率谐波对电网阻抗进行检测,进一步引入一种自适应比例—积分—谐振控制策略,并给出控制器的设计方法及实现过程。最后,通过实验验证表明,该控制策略能有效降低能量回馈装置并网放电电流的总谐波畸变率,保证各次谐波含量满足相关标准要求。

能量回馈式PWM整流器并网的工程设计方法

论述了能量回馈式PWM整流器并网时的同步电流PI控制技术,提出改善馈网电流质量的几种关键的工程设计方法,包括软件滤波、防积分饱和PI控制、简单死区补偿和单位功率因数控制等。基于DSP和CPLD设计了控制系统,实现了上述设计方法,并应用于2.5kW的能量回馈式电子负载。实验结果表明,所提出的工程设计方法有效地改善了馈网的电流质量,使电流波形近似为正弦波且功率因数接近?1。

基于幅相控制的变频器能量回馈控制系统

针对变频器不能直接用于快速起动、制动和频繁正反转调速场合的问题,设计了一种基于幅相控制的SPWM能量回馈控制系统,克服了传统Bang-Bang控制存在的控制精度低的缺陷,实现了单位功率因数正弦波电流回馈和对回馈电流精确控制,使变频器可四象限运行。首先给出了主电路、控制电路的设计思路,然后从回馈电流谐波分析入手推导了能量回馈系统扼流电抗器的电感量的设计公式。实验结果表明该系统设计合理、简单可靠。

基于空间电压矢量的变频器能量回馈系统研究

提出了一种新型的基于空间电压矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)的整流器定频控制方案,通过理论分析得出了整流器工作在整流状态和逆变状态下实现SVPWM调制的统一占空比计算公式。将PWM整流器用作变频器的前级整流电路,以TMS320LF2407A DSP为内核搭建硬件电路,完成了变频器的能量双向流动实验。实验结果表明,该系统不仅可以使能量双向流动,实现变频器能量回馈,而且能够有效地抑制注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制,使网侧电流连续,且为正弦波。

车辆能量回馈式主动悬架系统研究

提出了一类新的主动悬架系统,被称为"能量回馈式主动悬架系统"。其特点是在对车辆进行减振的同时,将车辆振动的能量吸收,转化为电能贮存起来,并可将存贮的能量用于作动器产生主动控制作用力。以四自由度半车模型为例,阐述了能量回馈式主动悬架的基本结构和原理,分析了系统能量平衡存在的条件。最后在Matlab/Simulink中对系统的运行效果进行了仿真。仿真结果表明系统在实现主动减振控制的同时还能够反馈能量。

一种半/全桥PWM切换策略电动车能量回馈法

为了增大电动车制动模式下铅酸蓄电池充电接受率(充受率),提出了一种基于半/全桥PWM切换策略的能量回馈方法.借助无刷直流电机(BLDCM)整流电路,通过判断制动信号来切换半/全桥PWM波形,以实现正常行驶和回馈能量两种工作模式.当处于回馈能量模式时利用全桥PWM序列脉冲,控制对蓄电池瞬时快充并间歇放电,以较多地回收能量,获取较佳的储能效果.将所提出的PWM切换策略能量回馈法与Boost升压电路回馈法作了试验比较,分析了回馈模式的电流波形,并对比了两种方法回馈能量的效果.结果表明:在相同的行驶条件下,采用所提出能量回馈法的电动车,其蓄电池平均内阻比Boost回馈法降低了216 mΩ,同时增大了蓄电池充受率约6.2%,且延长了行驶里程约6.6%.

大功率能量回馈型交流电子负载及其在电力系统动模实验中的应用

研究了基于现代电力电子技术的交流电子负载的控制方法和策略;为提高电子负载的动态性能,提出采用数值计算的方法得到实时参考电流,并给出了该方法的数值收敛域;提出将定阻抗工作模式下的电子负载应用于动模实验中模拟输电线路、用电负荷以及短路实验。仿真和实验结果表明,采用的控制策略和方法是有效的,所设计的实验样机不但能在定阻抗工作模式下有效地模拟恒定和突变的阻抗,而且还能将电子负载吸收的能量回馈电网,节约电能。本文所做的工作拓宽了电子负载的应用领域,是今后电力系统动模实验的发展方向之一。

变频技术与能量回馈控制在游梁式抽油机上的应用

变频技术因其节能、安全、易控制、操作方便等优点,在油田生产领域得到广泛应用,逐渐成为抽油机电力拖动系统的主要控制技术之一。介绍了游梁式抽油机的工作特点,指出了变频拖动的优点,根据游梁式抽油机的工作特点,讨论了变频技术在游梁式抽油机上的一些控制问题,并对变频拖动系统的应用方案进行了分析,得出高性能矢量变频器配置性能优越的能量回馈控制单元,是目前游梁式抽油机最佳的节能控制技术方案。

基于直接电流控制的电机能量回馈器研究

普通变频调速电机一般采用二极管整流桥整流,再生制动时电机发出的电能不能回馈到电网。为节约能源,研制了一台基于直接电流控制的外挂式18 kW电机能量回馈器样机,给出其主电路拓扑结构及相应的控制方法。该电机能量回馈器可实现单位功率因数回馈能量,并且直流母线电压可控。实验结果表明这种基于直接电流控制的电机能量回馈器具有很好的动态性能和稳态性能。

纯电动汽车能量回馈效率特性测试分析

进行高效的能量回馈,可有效延长纯电动车辆续驶里程,而能量回馈效率受到电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态等因素的影响。利用电动汽车动力总成性能测试试验台,测试分析电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态及电池组温度对能量回馈效率的影响规律;讨论电动机温度对能量回馈时最大制动转矩的限制;参考实车测试数据,设定能量回馈效率特性研究工况范围,对不同电动机转速、制动转矩及电池组荷电状态下的能量回馈效率进行测试;基于实测数据构建能量回馈效率预测模型,并通过台架试验验证该模型的有效性。参考能量回馈效率模型开发控制策略,实车滑行能量回馈过程中,回收能量相对于原车控制策略提高了4.8%,这表明该模型可为高效能量回馈控制策略的制定提供参考依据。