[發(fā)明專利]一種主動式能量管理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910757141.0
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110504673B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張朋;王傳英;柴恒輝;趙先進;李堯;王冬;陳超
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南二機床集團有限公司
• 主分類號: H02J1/16
• 分類號: H02J1/16
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 侯德玉

本發(fā)明提出了一種主動式能量管理系統(tǒng)，包括能量主回路和能量管控系統(tǒng)；能量主回路包括整流單元，壓力機主驅(qū)電機及其驅(qū)動單元，飛輪儲能電機及其驅(qū)動單元，電容儲能單元和制動單元；壓力機主驅(qū)電機和飛輪儲能電機均通過其相應(yīng)驅(qū)動單元與直流母線連接。本發(fā)明將自動控制問題轉(zhuǎn)化為運動規(guī)劃問題，能量管控系統(tǒng)通過主驅(qū)電機的運動規(guī)劃求解器求解出其速度曲線和扭矩曲線；然后求解出主驅(qū)電機共直流母線連接的各耗電單元的總功率曲線，最后根據(jù)能量需求以及直流母線電壓波動限值要求，規(guī)劃求解出飛輪儲能電機的運行曲線。通過主驅(qū)電機與飛輪儲能電機同步控制，確保飛輪儲能電機主動與主驅(qū)電機實時進行能量轉(zhuǎn)換，較好平衡了主驅(qū)電機能量需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于單機伺服壓力機或伺服沖壓線的能量管理系統(tǒng)，特別涉及一種主動式能量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

伺服壓力機與傳統(tǒng)機械壓力機相比，不僅簡化了傳動機構(gòu)，提高了傳動效率，而且沖壓曲線可控可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)多材質(zhì)柔性沖壓，已成為當代汽車制造業(yè)的核心裝備。

大型伺服壓力機由大功率伺服電機直接驅(qū)動并提供沖壓能量。為了提高板料成形質(zhì)量及生產(chǎn)效率，大型伺服壓力機成形工作段需降低主驅(qū)電機轉(zhuǎn)速，精確控制成形力；而上、下料非成形段需提高主驅(qū)電機轉(zhuǎn)速，保證壓力機滑塊與送料裝置運動同步性。沖壓成形過程中，主驅(qū)電機頻繁加減速，導(dǎo)致主驅(qū)電機平均功率較低，而峰值功率極高，對電網(wǎng)容量要求較高，并頻繁沖擊，影響其他電氣設(shè)備正常使用。目前，現(xiàn)有單機伺服壓力機一般采用超級電容儲能裝置，存儲、釋放的能量由電壓波動大小決定，屬于被動管理；此類裝置電容容量一般較大，維護成本較高。伺服沖壓線配備的反饋式能量管理系統(tǒng)；能量緩存一般由大容量的飛輪儲能電機和電容儲能組成，通過能量主回路監(jiān)測量的變化來控制飛輪儲能電機的運行，屬于被動管理；不僅存有時滯問題，而且調(diào)試困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種主動式能量管理系統(tǒng)，將自動控制問題轉(zhuǎn)化為運動規(guī)劃問題，通過壓力機主驅(qū)電機與飛輪儲能電機同步控制，確保飛輪儲能電機主動與壓力機主驅(qū)電機實時進行能量轉(zhuǎn)換，較好平衡了壓力機主驅(qū)電機能量需求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的了一種主動式能量管理系統(tǒng)，包括能量主回路10和能量管控系統(tǒng)11；

所述能量主回路10包括整流單元1，壓力機主驅(qū)電機2及其驅(qū)動單元3，飛輪儲能電機4及其驅(qū)動單元5，電容儲能單元6和制動單元7；所述壓力機主驅(qū)電機2通過驅(qū)動單元3與直流母線9連接；所述飛輪儲能電機4通過驅(qū)動單元5與直流母線9連接；電容儲能單元6和制動單元7均直接與直流母線9連接；

所述能量管控系統(tǒng)11在正常生產(chǎn)前，通過壓力機主驅(qū)電機2的運動規(guī)劃求解器求解出壓力機主驅(qū)電機2的速度曲線12和扭矩曲線13；所述能量管控系統(tǒng)通過壓力機主驅(qū)電機2的速度曲線12和扭矩曲線13求解出壓力機主驅(qū)電機2共直流母線連接的各耗電單元的總功率曲線15；根據(jù)設(shè)定的直流母線電壓波動設(shè)定限值，規(guī)劃求解出飛輪儲能電機4的運行數(shù)量及速度曲線14，然后將飛輪儲能電機4的速度曲線14傳遞至飛輪儲能電機4的驅(qū)動單元5。

進一步的，在正常生產(chǎn)時，壓力機主驅(qū)電機2與飛輪儲能電機4同步控制，保證壓力機主驅(qū)電機2加速時，飛輪儲能電機4主動減速，壓力機主驅(qū)電機2減速時，飛輪儲能電機4主動加速；在能量主回路10內(nèi)，飛輪儲能電機4主動與壓力機主驅(qū)電機2進行能量轉(zhuǎn)換。

進一步的，所述制動單元7包括制動電阻7A和接觸器7B；

在能量管控系統(tǒng)11接收制動指令后，接觸器7B接通，將制動電阻7A接到能量主回路10，吸收壓力機主驅(qū)電機2能量。

進一步的，在制動單元7工作過程中，若飛輪儲能電機4轉(zhuǎn)速N高于額定轉(zhuǎn)速Nn，能量管控系統(tǒng)11控制飛輪儲能電機11以勻速N運行；若飛輪儲能電機4轉(zhuǎn)速N低于額定轉(zhuǎn)速Nn，能量管控系統(tǒng)11直接控制飛輪儲能電機加速至極限轉(zhuǎn)速Nmax，并以極限轉(zhuǎn)速Nmax勻速運行。