CN100499353C

CN100499353C - 用于一组机器的驱动系统

Info

Publication number: CN100499353C
Application number: CNB008169322A
Authority: CN
Inventors: W·比尔克
Original assignee: Picanol NV
Current assignee: Picanol NV
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2000-12-09
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2020-12-09
Also published as: CN1409890A; EP1236267A2; BE1013175A3; WO2001043270A3; US7088061B2; US20020190671A1; WO2001043270A2

Abstract

一种用于驱动一组分别具有一个整流器(6)的机器(2、3、4)的驱动系统，通向机器的驱动电机的控制装置(8)的入口(7)通过导线(14)相互连接，通过该导线实现电流交换。

Description

用于一组机器的驱动系统

技术领域

本发明涉及用于一组分别具有一台驱动电机的机器的驱动系统，该驱动电机借助控制装置与一个直流电的输入线路相连。

背景技术

机器如织机的驱动电机用直流供电这是众所周知的。此时，借助该机器的整流器使交流电变成直流电。这种直流电经过可控开关装置被输送给织机的驱动电机。在这里，该驱动电机优选为可开关的磁阻电机。这样的织机最好也包括一个电容性电能缓冲器，该缓冲器与开关装置入口和整流器出口相连。因而可以实现，即使供给织机的主驱动电机的能量有变化，整流器后的能量输出也能几乎保持不变。对织机来说，供给主驱动电机的电能随着织机的周期性运动变化过程而变化，这是由于织机都包括许多部件，这些部件在规定时刻都在一个方向上运动或在另一个方向上运动。

所提出的驱动系统满足了对织造过程的要求，但并不很适于对织机主驱动电机进行电制动。主驱动电机例如必须被制动，以使织机停下或在织造期间降低织机速度。在这种情况下，电能缓冲器就必须接收通过主电机的电制动所输出的能量。因此，必须使电能缓冲器具有大电容和/或高许可电压。

对于快速织机来说，几乎不可能在制动时将输出能量储存在一个缓冲器里。这要么要求电能缓冲器具有很大电容，要么就使缓冲器的电压值变得过高。为避免使缓冲器的电压值变得过高，已知的方法是，当到达一个预先规定的电压值时，与缓冲器并联地接入一个电阻，从而将从缓冲器中取出电能并由该电阻转换成热量。若一个织机的主驱动电机必须经常制动，则其危险在于，该电阻的温度变得太高。此外，由这样的电阻产生的热量必须由织机车间的空调设备来吸收。对此又需要较多能量。

发明内容

本发明的任务在于改善前序所述类型的驱动系统。

完成此任务的方法是，使通向组内机器的驱动电机的控制装置的入口借助导线相互连接，以实现电流交换。

本发明的驱动系统的优点是，在制动时在其中一台机器上释放的能量可被组内另一台机器利用。在这种情况下，可能存在的能量缓冲器就必须吸收较少能量和/或不需要再接入一个或许会存在的电阻。

在一个优选的实施形式中，每台机器有一个整流器，它布置在一个交流电网和机器的各控制装置的入口之间。由于通向控制装置的入口相互间电连接，因而这些整流器也能共同作用，以提供例如起动或加速其中一台机器所必需的能量。

在一个优选的实施形式中规定了，通向每台机器的控制装置的入口都分别配有一个能量缓冲器。因而，可以限制单个缓冲器的尺寸大小。使用具有较小电容的缓冲器的优点在于，这种缓冲器含有较少的损害环境的有害物。由于各台机器的缓冲器能够相互交换能量，这些缓冲器就以其电容总和共同工作。由于这样相互连接，所以也能限制所有缓冲器的总电容。由于缓冲器这样相互连接，所以也可以将每个缓冲器所存储的电能用来起动或者加速一台机器。在这种情况下，整流器不需要提供起动或加速一台机器所需的全部能量。此外，在为每台机器使用一个整流器时，可以使唯一的整流器的能量输出基本保持不变，即使每台机器都有一个较小的缓冲器，情况也是如此。

在本发明的另一个技术方案中规定了，每台机器都配有一个电阻，该电阻借助开关装置与各个控制装置的入口和/或与各个缓冲器相连。如果需要，将电能转换成热能，那么这些热能可以通过接入电阻而被分配给各电阻。

在另一个实施形式中规定了，机器组配备有一个共同电阻，该电阻借助开关装置与机器的控制装置的入口相连。该电阻可以布置在远离的位置上，如在织机车间外。因而，可以阻止由该电阻排出的热能又必须由织机车间的空调设备来接收。

在本发明的另一种设计方案中规定了，在交流电网和组内机器的控制装置的这些入口之间布置一个共用整流器。在这种情况下，能够部分地或者能够完全地通过这个共用整流器输入电能，该整流器例如以很高的效率将交流电转换成直流电。

在本发明的另一种设计方案中，一个变流器设置在组内机器的控制装置和交流电网之间。借助此变流器使直流电变成交流电，从而在制动时所回收的能量就能反馈至交流电网。由于唯一的变流器对一组机器来说就够用了，因此也可以选择一个比较复杂且相应较贵的变流器，这种变流器回收能量，而不是借助比较简单和价廉的电阻将这些能量转化成热量。

在本发明的另一种设计方案中规定了，通向组内机器的控制装置的入口都配备有一个共用的电能缓冲器。

最好规定，这个或这些整流器都配备有半导体器件，这些半导体器件产生一个具有规定供电电压的直流电。

在一个优选的设计方案中，该组机器就是织机，在这里，最好使主驱动轴分别直接与所属驱动电机的一个驱动轴相连接。

附图说明

从以下对附图所示实施例的说明中得到本发明的其它特点和优点。

图1表示一种具有本发明所述驱动系统的织机组；

图2-图5表示用于一组织机的本发明驱动系统的变型方案。

具体实施方式

图1所示的驱动系统1用于借助交流电网5来电驱动一组机器2、3、4。交流电网5例如为普通电网，其电压为380V且频率为50Hz。每台机器2、3、4都配备有一个整流器6，该整流器将交流电网5的交流电转换成直流电。整流器6分别与控制装置8的入口7相连，这些控制装置将直流电输入机器2、3、4的各驱动电机9中。每台机器2、3、4包括至少一个进行周期性运动的部件10，也就是说，在某个时刻在一个或在另一个方向上运动，或者在某个时刻抬起或降下。当借助控制装置8以相应方式将具有周期性变化过程的能量有控制地输送给驱动电机9时，每台机器2、3、4的驱动电机相应地按照周期性运动变化过程来驱动。在这种情况下，尤其是要如此控制输入能量的变化过程，即存在一个不变的转矩。

在该实施例中，驱动电机9是一种可开关的磁阻电机，因而控制装置8分别是一个开关装置。每台机器2、3、4有一个开关装置11，该装置借助可从存储器里读取的控制参数给控制装置8(开关装置)供电，因而对磁阻电机9的电能输入是对应于周期性变化过程地进行的。因而，这些可开关的磁阻电机9就通过具有运动变化过程的角位来如此控制，即借助控制装置8(开关单元)使可开关的磁阻电机9的预定线圈在一个预定时间段中与整流器6的输出端连接。运动变化过程是指可开关的磁阻电机9的角位变化。这种运动变化过程特别适应于机器部件的自然的运动。

在所示实施形式中，机器2、3、4分别包括一个角度测量装置12，用该装置来确定每台机器2、3、4的主驱动轴角位。每台机器2、3、4的角度测量装置12都与各开关装置11相连。这样一来，每台机器2、3、4的控制装置8就能根据所属角度测量装置12的信号受到控制，该信号指出了每台机器2、3、4的角位。也可以借助驱动电机9的角位来确定机器2、3、4的角位。如图1所示，各机器2、3、4的开关装置11也可以与一个中央开关装置相连，该装置例如被装在远离机器2、3、4的地方并借助网络连接与各台机器的开关装置11相连。

在WO98/31856中公开了一种驱动电机，它的驱动轴与织机的主驱动轴直接相连接或者甚至成一体。在WO99/27426里公开了这样的方案，即当根据机器角位来控制向这驱动电机的电能输入时，这样一种驱动电机是如何用规定的运动变化过程来驱动的。最好在用本发明的驱动系统驱动的成组机器也规定这种驱动方式。因此，作为本专利申请的组成部分地说明WO99/27426的内容。

机器组2、3、4的控制装置8的入口7及因此各整流器6的出口也都借助导线14相连，从而使直流电能够在组内机器2、3、4之间流动和交换。因而，一个整流器6的直流电也能流向组内的各台机器2、3、4。

在一个优选实施形式中，每个整流器6都有多个可控的或者不可控的半导体器件如多个二极管，用这些二极管就将交流电变换成具有一个规定的供电电压的直流电。为避免使其中一个整流器6受载过高，使用这样的整流器6是有利的，即它们提供具有基本上相等的供电电压的直流电。因此，各台机器2、3、4最好使用相同的整流器6。

电线14应该具有足够的直径和足够低的阻抗，以便可以没有重大损失地输送能量。在织机中，这样的导线14可以没有明显持续升温地输送大于3KW的电能。对此例如适用粗几毫米(mm)的铜线。

在图1所示的实施例的情况下，每台机器2、3、4都有一个电能缓冲器15，它布置在整流器6的各出口和各控制装置8的入口7之间。每个缓冲器15例如都是一个电容，电能就能够存储在这电容里并从其中取出电能。在每个缓冲器15里的电能可以被供给其中一台机器2、3或4的一个驱动电机9。同样在一台机器2、3或4的驱动电机9被制动时所产生的能量被输入其中一个缓冲器15，该缓冲器还能接收能量。这种能量接收并不局限于被装在某台机器2、3或4上的缓冲器。因而，可以使要求高峰功率的其中一台机器2、3、4能够从这些缓冲器15里取出能量，而且也能够从组内其它每台机器的整流器6取得能量。

在某台机器制动时或者降低速度时所释放的能量可被用来供给同组内的另一台机器，从而使这个或这些缓冲器15不必重新接收全部释放出的能量和/或不必接入用于将电能转变成热量的附加电阻。首先，在织机的情况下，这是合适的，在织机的情况下，该速度对应于某个要织造的图案而周期性地降低。例如，在多色织造时就是这种情况，此时必须用较低速度来织造某根纬线。在这样的织机的情况下，存入电能缓冲器的电能也可被用来紧接着重新提高织机速度。若织机速度如对应于图案地在1200纬线/分钟-900纬线/分钟之间变化，则当速度降低时，大约释放出3焦耳能量。释放出的能量部分存入缓冲器15里并部分由其它机器接收。

本发明的驱动系统只是很少出现释放的能量必须通过接入一个电阻而转变成热量的情况。当然如果有多台机器同时停止，那么就可能是这种情况。因此，为安全起见，如图2所示地给每台机器2、3、4配备一个电阻16，该电阻可借助开关装置17与整流器6的出口连接并与控制装置8的入口7连接。因而，每个这样的电阻16也与缓冲器15连接。开关装置17用中央开关装置13来控制。可以在缓冲器15出现过高电压值时接入所有电阻16。这种电压值用一个电压测量仪18来测定，该测量仪与开关装置13和通向控制装置8的入口7连接。也可以给这些电阻16配备温度探头，这些探头连接在开关装置13上。开关装置13可以根据每个电阻16的温度在缓冲器15出现过高电压值时接入温度最低的电阻16。

在图3所示的实施形式的情况下，这组机器2、3、4只配置了一个电阻19，它可借助开关装置20与机器2、3、4的控制装置8的入口7连接。单个电阻设置在安装机器2、3、4的室外是合理的，这样作尤其是为了不增加室用空调设备的负荷。在图3所示的实施形式中，还设有一个附加的共用整流器22，其出口21被连接在公共导线14上，该导线通向控制装置8的入口7。

按图4所示的实施形式在基本构造上对应于图1所示的实施形式。但还设有一个变流器23，当在控制装置8的入口7处出现并超出规定的电压值时，该变流器就把直流电转换成交流电并将此交流电输入交流电网5。变流器23布置在控制装置8的入口7和交流电网5之间。在这种情况下，可以不要电阻16和/或19。在本发明的驱动系统1中，较少出现使电流反馈入电网5的情况。因此，一个相对较小的变流器23就足够了，也就是说，一个变流器23可以比每台机器2、3或4都设有一个必须将在该机器上释放的电能反馈回去的变流器时小。

此外，在图4所示的实施形中，代替单个缓冲器15地设置一个共用的电能缓冲器24，它被连接在控制装置8的入口7处和整流器6的出口处。

图5所示的实施形式基本上对应于图3所示的实施形式。但在该实施形式中，放弃了给每台机器2、3、4配备一个固有的整流器6。相反，在交流电网5和导线14之间设有一个装在中央的整流器22，其出口21与导线14相连，该导线与控制装置8的入口7相连。

当然，本发明不局限于一组三台机器2、3、4。至少需要两台机器。如果属于一个机器组的机器越多，其中这些机器都借助本发明的驱动系统供电，则本发明的优势越明显。

在所示和所述的实施例中，每台机器2、3、4只有一个驱动电机9。但可以很容易地给每台机器配备多个驱动电机，这些电机分别驱动该台机器的某些部件。通过馈电系统将电能输送给各驱动电机可被理解为就象是将电能输送给有关机器的唯一的假想驱动电机。

这些实施例也可以在本发明范围内相互组合。也可以用其它机器来替代织机，所述的其它机器用一个驱动电机来驱动和制动，如具有一个驱动电机的压缩机。

在图1-图4所示的驱动系统中，每台机器的整流器和电能缓冲器的大小可以根据平均输入能量和平均能量存储来设定。它们不必是根据一台机器制动时接收的电能峰值或者根据用于起动一台机器所供给的最大功率而设计的。由于如此设计大小，所以改善了这组机器的每个整流器的电气效率。根据本发明，也可以限制必须由每个整流器供给的电能的波动，这同样也改善了电气效率。

本发明的驱动系统尤其适用于一组机器，这些机器的中央开关装置13包括用于按照各自的周期性运动变化过程来驱动组内机器2、3、4的驱动电机9的装置。尤其有利的是，如果组内单台机器2、3、4的周期性运动变化过程相互匹配，就使供给机器组2、3、4的总电能被限制在一规定值上。该值例如包括一个最大值和/或包括总输入电能的一个最大变化值。可以如WO99/27426所述地进行被供给单台机器2、3、4的驱动电机9的电能的变化过程，其中还借助中央开关装置13使单台机器的运动变化过程相互匹配，从而例如它们是相位错开的。这可以通过控制各机器的相对角位来实现。这意味着，一台机器的各运动变化过程适应于其它机器，从而使一台机器接收最大能量的时刻与组内另一台机器同样接收最大能量的时刻不重合。因此，可以实现，即使每台机器具有一个较小的电能缓冲器，每个整流器的供电也可以几乎保持不变。

本发明的优点还在于，单台机器的整流器6和一个可能会有的电能缓冲器15和/或一个可能会有的可接入的电阻16本身是工作的，但连接导线14在一个组内使其工作更有效。为此，在图1-图4所示的实施形式中，在这些单台机器之间不仅设有与电网5相连的导线，而且也有用于直流电的电线14。

本发明也可以被用在一组不借助驱动电机来制动的机器上。在这种情况下，本发明的优点是用来起动机器，尤其是用周期性运动变化过程来驱动这些机器。

然而，本发明的驱动系统特别适用于织机。它可以改善织机组的电气效率并因而对织布厂而言有明显的优点。

本发明的装置并不局限于所示和所述的实施形式。在本发明范围内，可以毫无困难地采取各种变型方案。

Claims

1.一组机器(2，3，4)，这些机器分别具有各自的驱动电机(9)，每台所述驱动电机通过控制装置(8)与提供来自交流电网(5)的直流电能的整流器(6)连结，其特征在于，通向该组机器(2，3，4)的这些驱动电机(9)的所述控制装置(8)的一些入口(7)借助电线(14)通过以下方式互相连接，即允许在该组机器(2，3，4)的这些驱动电机(9)之间进行直流电能交换。

2.按权利要求1所述的一组机器，其特征在于，每台所述机器(2，3，4)都有一个所述整流器(6)，该整流器设置在该交流电网(5)和这些入口(7)之间。

3.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，通向每台所述机器(2，3，4)的所述控制装置(8)的这些入口(7)分别配备有一个电能缓冲器(15)。

4.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，每台所述机器(2，3，4)配有一个电阻(16)，该电阻借助开关装置(17)与各自的所述控制装置(8)的该入口(7)和/或各自的电能缓冲器(15)相连。

5.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，这组机器(2，3，4)配备有一个共用的电阻(19)，该共用的电阻借助开关装置(20)与这些机器(2、3、4)的所述控制装置(8)的这些入口(7)相连。

6.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，一个共用的整流器(22)设置在该交流电网(5)和这组机器(2，3，4)的所述控制装置(8)的这些入口(7)之间。

7.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，一个变流器(23)设置在这组机器(2，3，4)的所述控制装置(8)与该交流电网(5)之间。

8.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，通向这组机器(2，3，4)的所述控制装置(8)的这些入口(7)配备有一个共用的电能缓冲器(24)。

9.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，这个或这些整流器(6，22)都配备有一个产生一个具有规定的供电电压的直流电的半导体器件。

10.按权利要求1或2所述的一组机器，其特征在于，这组机器(2，3，4)是织机，在这些织机中，主驱动轴最好分别直接与所属的所述驱动电机(9)的驱动轴相连。

11.按权利要求10所述的一组机器，其特征在于，在这些织机中，主驱动轴分别直接与所属的所述驱动电机(9)的驱动轴相连。