一种具有应急供电功能的起重机及其直流供电系统的制作方法

本实用新型涉及一种具有应急供电功能的起重机及其直流供电系统，属于工程机械技术领域。

背景技术：

随着科学技术不断更新，工业生产规模的扩大以及自动化程度的提高，促使大型或者高速起重机的需求量不断增长。相应的，起重机在现代化生产过程中的应用越来越广，对能耗和可靠性也提出了更高的要求。

起重机在吊运重物的过程中，如果遇见突然断电的情况，则会存在严重的安全隐患，尤其是在重物还悬挂在空中的情况下，极有可能造成重大安全事故。当起重机突然断电且有重物悬挂在空中时，通常的做法检查主电源以及控制回路，同时设置警示牌或者警示线，以防止有人从重物下经过。但是，检修主电源以及控制回路需要花费一定的时间，设置警示牌或者警示线也仅是能够阻止部分遵守安全规则的人横穿危险区，无法及时且从根本上消除安全隐患。因此，当起重机突然断电且有重物悬挂在空中时，迅速采取有效的应急措施，给起重机提供应急电源，使起重机暂时恢复起吊能力，及时卸除重悬挂在高空的重物显得尤为重要。

另外，重机械动作过程是在带载工况下完成几米到几十米的垂直位移，由此导致的位能变化而形成的再生能量是相当大的，具有较大的节能潜力。为了消除起重机工作过程中所产生的再生能源，传统的办法是采用制动单元将再生能量消耗在电阻器中。如图1所示，通过在起重机的供电母线中串设电阻单元，当起重机工作产生再生能量时，供电母线电压上升，达到电阻单元释放阈值时，通过电阻以热能的形式浪费掉，造成了巨大的能源浪费。

公布号为CN 102718146 A的中国专利文件公开了一种桥式起重机电气系统，在起重机工作过程中，将起重机的执行机构产生的电能存储在储能单元中，并在起重机工作时由储能单元向起重机的执行机构辅助供电，分担系统的负载，通过将起重机的执行机构产生的电能存储起来并重新为执行机构提供辅助电能，有效降低了起重机的能耗。但是，由于该电气系统中的储能单元主要用于与直流母线共同工作，不能单独用于起降重物，因此当遇到起重机突然断电且有重物悬挂在空中这一紧急情况，不能单独为起重机提供应急电源来降落重物。另外，储能单元长期处于充电放电状态，储能单元寿命较短且充放电效率不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有应急供电功能的起重机及其直流供电系统，用于解决当重机突然断电且有重物悬挂在空中这一紧急情况下及时为起重机提供应急电源，从根本上消除安全隐患这一技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有应急供电功能的起重机直流供电系统，包括整流器以及用于向起重机供电的直流母线，所述直流母线通过所述整流器连接电网；该直流供电系统还包括储能单元、充放电开关支路以及用于控制电流流向的充放电单元，所述储能单元、充放电开关支路和充放电单元进行串联后连接在所述直流母线上；所述充放电开关支路包括充电支路和应急放电支路，所述充电支路中串设有充电电阻和充电开关，所述应急放电支路中串设有应急开关。

进一步的，所述储能单元为蓄电池组。

进一步的，所述充放电单元为双向晶闸管。

本实用新型还提供了一种具有应急供电功能的起重机，包括直流供电系统，该直流供电系统包括整流器以及用于向起重机供电的直流母线，所述直流母线通过所述整流器连接电网；该直流供电系统还包括储能单元、充放电开关支路以及用于控制电流流向的充放电单元，所述储能单元、充放电开关支路和充放电单元进行串联后连接在所述直流母线上；所述充放电开关支路包括充电支路和应急放电支路，所述充电支路中串设有充电电阻和充电开关，所述应急放电支路中串设有应急开关。

进一步的，所述储能单元为蓄电池组。

进一步的，所述充放电单元为双向晶闸管。

本实用新型的有益效果是：

在起重机正常工作过程中，由起重机产生的可再生能源转变成电能，通过充电支路存储在储能单元中，且由于充电支路中串设有充电电阻，有效限制了充电电流过大以防止烧坏储能单元，尤其是在储能单元放电较多导致电压很低的情况下，较大的充电电流极易烧坏储能单元；当出现起重机突然断电且有重物悬挂在空中，控制闭合应急放电电路，由储能单元单独给起重机提供应急电源，使起重机暂时恢复起吊功能，及时将重物降回到安全位置上，从根本上消除安全隐患。

进一步的，通过控制双向晶闸管的导通方向，从而保证了在给储能单元充电时，充电电流只能从直流母线流向储能单元；当由储能单元给起重机提供应急电源时，放电电流只能从储能单元流向直流母线。

附图说明

图1是传统的起重机供电系统的电路原理图；

图2是具有应急供电功能的起重机直流供电系统的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本实用新型进行详细介绍。

本实用新型提供了一种具有应急供电功能的起重机，该起重机包括直流供电系统，如图2所示，该直流供电系统包括整流器、直流母线、储能单元、充放电开关支路以及用于控制电流流向的充放电单元。其中，直流母线通过整流器连接电网以给起重机提供正常工作时的电能；储能单元、充放电开关支路和充放电单元进行串联后连接在直流母线上；放电开关支路包括充电支路和应急放电支路，充电支路和应急放电支路并联连接；应急放电支路中串设有应急开关K1，充电支路中串设有充电电阻R1和充电开关K2。

驱动起重机工作的变频器设置在直流母线上，直流母线通过变频器给起重机提供电能。在起重机正常工作过程中，由电网提供的交流电经过整流器整流后供电给直流母线，以保证直流电的可靠和稳定。直流母线通过起重机的变频器给起重机提供正常工作电源，此时充电开关K2闭合，应急开关K1断开，起重机在工作过程中形成的重力势能、机械动能等可再生能量通过变频器抬高直流母线电压，当直流母线电压达到充电阈值时，开始通过充电支路给储能单元进行充电，储能单元吸收再生能量，起到了很好的节能效果。通过在充电支路中串设充电电阻R1，有效避免了当充电电流过大时烧坏储能单元的现象，尤其是在储能单元刚刚放电完成电压较低的情况下，较大的充电电流极易烧坏储能单元。当电网故障或断开时，会导致重机突然断电，若此时正好有重物悬挂在空中时，迅速断开充电开关K2，闭合应急开关K1，应急放电支路导通，储能单元通过直流母线给起重机提供紧急供电电源，起重机利用该紧急供电电源及时将重物降回到地面等安全位置，有效避免了由于重物悬挂在空中而造成的安全事故。

需要指出的是，在起重机正常工作过程中，即无紧急情况时，应急放电支路始终处于断开状态，储能单元无需给起重机或者其他设备供电，仅在紧急情况发生时，紧急放电支路才导通，由储能单元单独进行放电供能。在起重机正常工作过程中，充电支路闭合给储能单元充电，为了防止长期持续充电造成储能单元损坏，当储能单元充电完成，也可以控制断开充电开关K2，当储能单元内的电压降落到一定的设定值或者是断开一定时间后，再控制闭合充电开关K2，以防止储能单元出现亏电导致在紧急情况下使用时出现电量不足的现象。充电支路和应急放电支路与直流母线之间设置的充放电单元主要用于控制电流的单向导通，也就是，在起重机正常工作的情况下时，充放电单元保证电流只能从母线流向储能单元；在应急放电电路导通时，充放电单元保证电流只能从储能单元流向母线。

优选的，上述的储能单元选择为蓄电池组，当然也可以选择为超级电容等其他储能器件。充放电单元可以选择为双向晶闸管或者是其他单向选通器件，由于充放电单元的器件选择以及具体控制方法属于现有技术，此处不再赘述。