全文摘要
本实用新型提供一种堆垛控制系统，其包括堆垛机装置、行走电机、提升电机、车载形走变频器、车载提升变频器、第一双向DC\/DC变换器、第一变换器控制单元、第一储能超级电容、均与所述车载提升变频器连接的第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元以及连接在第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元之间的第二储能超级电容。本实用新型堆垛控制系统采用储能超级电容储能技术，当行走电机和提升电机制动产生的再生电能先存储到储能超级电容中，当堆垛机装置再次负载运行时，储存的电能将被首先输出到对应的电机驱动，则堆垛控制系统使用能耗将极大降低，实现堆垛控制系统的绿色节能减排。
主设计要求
1.一种堆垛控制系统，其特征在于，其包括堆垛机装置、均与所述堆垛机装置连接的行走电机和提升电机、与所述行走电机连接的车载形走变频器、与所述提升电机连接的车载提升变频器、均与所述车载形走变频器连接的第一双向DC\/DC变换器和第一变换器控制单元、连接在第一双向DC\/DC变换器和第一变换器控制单元之间且可回收储存能量的第一储能超级电容、均与所述车载提升变频器连接的第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元以及连接在第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元之间且可回收储存能量的第二储能超级电容。
设计方案
1.一种堆垛控制系统，其特征在于，其包括堆垛机装置、均与所述堆垛机装置连接的行走电机和提升电机、与所述行走电机连接的车载形走变频器、与所述提升电机连接的车载提升变频器、均与所述车载形走变频器连接的第一双向DC\/DC变换器和第一变换器控制单元、连接在第一双向DC\/DC变换器和第一变换器控制单元之间且可回收储存能量的第一储能超级电容、均与所述车载提升变频器连接的第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元以及连接在第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元之间且可回收储存能量的第二储能超级电容。
2.根据权利要求1所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述堆垛机装置包括堆垛本体、承载堆垛本体且与行走电机连接的行走轨道、固定在堆垛本体上且与提升电机连接的立体轨道、在立体轨道上升降运动的载货单元、固定在堆垛本体上的多个存储货架。
3.根据权利要求1所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述行走电机包括行走电机主体以及与行走电机主体连接的行走刹车模块。
4.根据权利要求3所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述车载形走变频器包括与所述行走电机主体连接的行走逆变模块、与所述行走刹车模块连接的行走整流模块以及连接行走逆变模块和行走整流模块的行走斩波器，所述行走逆变模块也与第一变换器控制单元连接。
5.根据权利要求4所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述行走整流模块和行走斩波器均与第一双向DC\/DC变换器连接。
6.根据权利要求1所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述提升电机包括提升电机主体以及与所述提升电机主体连接的提升刹车模块。
7.根据权利要求6所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述车载提升变频器包括与所述提升电机主体连接的提升逆变模块、与所述提升刹车模块连接的提升整流模块以及连接所述提升逆变模块和提升整流模块的提升斩波器，所述提升逆变模块也与所述第二变换器控制单元连接。
8.根据权利要求7所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述提升整流模块和提升斩波器均与第二双向DC\/DC变换器连接。
9.根据权利要求1所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述车载形走变频器和车载提升变频器均为交流-直流-交型变频器。
10.根据权利要求1所述的堆垛控制系统，其特征在于，所述车载形走变频器设有直流母线外接端子，所述车载形走变频器的直流母线外接端子与所述第一双向DC\/DC变换器连接；所述车载提升变频器设有直流母线外接端子，所述车载提升变频器的直流母线外接端子与所述第二双向DC\/DC变换器连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于物流技术领域，尤其涉及一种堆垛控制系统。
背景技术
目前在物流中堆垛机常采用变频控制技术，调节电机速度以实现精确定位。当货物下降或行走制动过程中，系统将物理势能反馈给变频器，产生再生电能。
当再生电能过大时，为防止变频器母线电压升高造成元器件损坏，目前常采用通过变频器上连接制动电阻。当变频器母线电压过高时，将并联的斩波电路将电能通过制动电阻转化为热能消耗掉。
由于堆垛机是大惯量运动设备，其能量消耗主要就在于行走运动中的动能损耗和提升运动中的势能损耗，而采用制动电阻的方式，此部分能量最终都不得不通过制动电阻转化为热能损耗，导致系统能耗的极大浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可有效回收运动过程中产生的惯性动能和势能、大大提高系统的能耗效率的堆垛控制系统。
本实用新型提供一种堆垛控制系统，其包括堆垛机装置、均与所述堆垛机装置连接的行走电机和提升电机、与所述行走电机连接的车载形走变频器、与所述提升电机连接的车载提升变频器、均与所述车载形走变频器连接的第一双向 DC\/DC变换器和第一变换器控制单元、连接在第一双向DC\/DC变换器和第一变换器控制单元之间且可回收储存能量的第一储能超级电容、均与所述车载提升变频器连接的第二双向DC\/DC变换器和第二变换器控制单元以及连接在第二双向 DC\/DC变换器和第二变换器控制单元之间且可回收储存能量的第二储能超级电容。
优选地，所述堆垛机装置包括堆垛本体、承载堆垛本体且与行走电机连接的行走轨道、固定在堆垛本体上且与提升电机连接的立体轨道、在立体轨道上升降运动的载货单元、固定在堆垛本体上的多个存储货架。
优选地，所述行走电机包括行走电机主体以及与行走电机主体连接的行走刹车模块。
优选地，所述车载形走变频器包括与所述行走电机主体连接的行走逆变模块、与所述行走刹车模块连接的行走整流模块以及连接行走逆变模块和行走整流模块的行走斩波器，所述行走逆变模块也与第一变换器控制单元连接。
优选地，所述行走整流模块和行走斩波器均与第一双向DC\/DC变换器连接。
优选地，所述提升电机包括提升电机主体以及与所述提升电机主体连接的提升刹车模块。
优选地，所述车载提升变频器包括与所述提升电机主体连接的提升逆变模块、与所述提升刹车模块连接的提升整流模块以及连接所述提升逆变模块和提升整流模块的提升斩波器，所述提升逆变模块也与所述第二变换器控制单元连接。
优选地，所述提升整流模块和提升斩波器均与第二双向DC\/DC变换器连接。
优选地，所述车载形走变频器和车载提升变频器均为交流-直流-交型变频器。
优选地，所述车载形走变频器设有直流母线外接端子，所述车载形走变频器的直流母线外接端子与所述第一双向DC\/DC变换器连接；所述车载提升变频器设有直流母线外接端子，所述车载提升变频器的直流母线外接端子与所述第二双向 DC\/DC变换器连接。
本实用新型堆垛控制系统采用储能超级电容储能技术，当行走电机和提升电机制动产生的再生电能先存储到储能超级电容中，当堆垛机装置再次负载运行时，储存的电能将被首先输出到对应的电机驱动，则堆垛控制系统使用能耗将极大降低，实现堆垛控制系统的绿色节能减排；本实用新型堆垛控制系统对于堆垛机装置或其它大惯量运动设备，可有效回收运动过程中产生的惯性动能和势能，大大提高系统的能耗效率，具有良好的实用性和经济效益。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型予以进一步说明。
图1是本实用新型堆垛控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型堆垛控制系统的存储货架的示意图；
图3是本实用新型堆垛控制系统的电路控制示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
下面以具体实施例详细介绍本实用新型的技术方案。
一种堆垛控制系统，如图1至图3所示，其包括堆垛机装置1、均与堆垛机装置1连接的行走电机(M1)2和提升电机(M2)3、与行走电机2连接的车载形走变频器4、与提升电机3连接的车载提升变频器5、均与车载形走变频器4 连接的第一双向DC\/DC变换器61和第一变换器控制单元81、连接在第一双向 DC\/DC变换器61和第一变换器控制单元81之间且可回收储存能量的第一储能超级电容71、均与车载提升变频器5连接的第二双向DC\/DC变换器62和第二变换器控制单元82、连接在第二双向DC\/DC变换器62和第二变换器控制单元82之间且可回收储存能量的第二储能超级电容72。
其中，堆垛机装置1包括堆垛本体11、承载堆垛本体11且与行走电机2连接的行走轨道12、固定在堆垛本体11上且与提升电机3连接的立体轨道11、在立体轨道11上升降运动的载货单元10、固定在堆垛本体11上的多个存储货架 13以及驱动机构(图未示)；其中行走电机2控制堆垛本体11在行走轨道12 上行走运动；通过提升电机3控制载货台单元10在立柱轨道11上升降运动，并用于提升载货单元10到指定的货架位置11，确保载货单元10能定位到指定的层，完成所载货物的行走和提升动作；驱动机构为货叉或辊筒，驱动机构输送载货单元10至对应的存储货架13上，堆垛本体11的行走和载货单元10的升降提升动作分别由行走电机2和提升电机3驱动实现。
其中，行走电机2和提升电机3分别由车载形走变频器4和车载提升变频器 5控制运行及调速。行走电机2包括行走电机主体21以及与行走电机主体21连接的行走刹车模块22，车载形走变频器4包括与行走电机主体21连接的行走逆变模块41、与行走刹车模块22连接的行走整流模块43以及连接行走逆变模块 41和行走整流模块43的行走斩波器42，行走逆变模块41也与第一变换器控制单元81连接，行走整流模块43和行走斩波器42均与第一双向DC\/DC变换器61 连接；提升电机3包括提升电机主体31以及与提升电机主体31连接的提升刹车模块32，车载提升变频器5包括与提升电机主体31连接的提升逆变模块51、与提升刹车模块32连接的提升整流模块53以及连接提升逆变模块51和提升整流模块53的提升斩波器52，提升逆变模块51也与第二变换器控制单元82连接，提升整流模块53和提升斩波器52均与第二双向DC\/DC变换器62连接；车载形走变频器4和车载提升变频器5均为交流-直流-交型变频器，车载形走变频器4 和车载提升变频器5直流母线上可引出外接端子，并可通过设置输出变频器当前状态。
其中，车载形走变频器4在直流母线外接端子上连接第一双向DC\/DC变换器 61，第一双向DC\/DC变换器61的主要功能是车载形走变频器4的直流母线上高压直流信号转化用于给与第一储能超级电容71充电的低压直流信号，通过物理储能之间双向转化，能量转化方向及调节由第一变换器控制单元81实现；车载提升变频器5在直流母线外接端子上连接第二双向DC\/DC变换器62，第二双向 DC\/DC变换器62的主要功能是车载提升变频器5的直流母线上高压直流信号转化用于给第二储能超级电容72充电的低压直流信号，通过物理储能之间双向转化，能量转化方向及调节由第二变换器控制单元82实现。
其中，第一双向DC\/DC变换器61连接第一储能超级电容71，第一储能超级电容71主要功能是用于快速吸收电机制动产生的再生能源，并在堆垛控制系统启动后将储能输出到车载形走变频器4中；第二双向DC\/DC变换器62连接第二储能超级电容72，第二储能超级电容72主要功能是用于快速吸收电机制动产生的再生能源，并在堆垛控制系统启动后将储能输出到车载提升变频器5中，即第一双向DC\/DC变换器61连接第一储能超级电容71用于实现负载制动时产生再生能源的回收利用，当行走电机2启动后将第一储能超级电容71中的回收能量输出，达到节能的目的；即第二双向DC\/DC变换器62连接第二储能超级电容72 用于实现负载制动时产生再生能源的回收利用，当提升电机3启动后将第二储能超级电容72中的回收能量输出，达到节能的目的。
其中，第一变换器控制单元81可实时采集车载形走变频器4的直流母线电压、第一储能超级电容71的端电压和车载形走变频器4的运动状态，并根据采集数据实时控制第一双向DC\/DC变换器61的工作模式(即根据一定的算法控制第一双向DC\/DC变换器61的通断)，实现第一储能超级电容71的制动储能以及能量释放，并可在车载形走变频器4稳态运行时对直流母线电压进行调节，确保系统节能降耗，调节运行状态的功能。第二变换器控制单元82可实时采集车载提升变频器5的直流母线电压、第二储能超级电容72的端电压和车载提升变频器5的运动状态，并根据采集数据实时控制第二双向DC\/DC变换器62的工作模式(即根据一定的算法控制第二双向DC\/DC变换器62的通断)，实现第二储能超级电容72的制动储能以及能量释放，并可在车载提升变频器5稳态运行时对直流母线电压进行调节，确保系统节能降耗，调节运行状态的功能。即第一变换器控制单元81和第二变换器控制单元82分别实现第一储能超级电容71和第二储能超级电容72的储能回收以及反馈供电等功能。
堆垛控制系统的的控制流程如下：
S1：堆垛控制系统初始：当堆垛控制系统初始上电后，第一变换器控制单元 81检测第一储能超级电容71端电压Uc、车载形走变频器4的直流母线电压Uv，将首先给第一储能超级电容71充电，当达到Uc设定电压的下限值后，堆垛控制系统根据车载形走变频器4的工作信号，停止第一双向DC\/DC变换器61的工作，切断车载形走变频器4和第一储能超级电容7中间的能量变换；同时第二变换器控制单元82检测第二储能超级电容72端电压Uc、车载提升变频器5的直流母线电压Uv，将首先给第二储能超级电容72充电，当达到Uc设定电压的下限值后，堆垛控制系统根据车载形走变频器4的工作信号，停止第二双向DC\/DC变换器62的工作，切断车载提升变频器5和第二储能超级电容71中间的能量变换；
S2：堆垛控制系统的制动储能：当堆垛控制系统处于制动状态下，行走电机 2将反向发电产生再生能源，使得车载形走变频器4的直流母线电压升高，此时第一变换器控制单元81根据检测到的信号，控制第一双向DC\/DC变换器61工作在降压变换状态，将电能储存到第一储能超级电容71中，在储能过程中，第一变换器控制单元81将根据车载形走变频器4的直流母线电压Uv升降速度以及第一储能超级电容71的端电压值Uc，调节第一双向DC\/DC变换器61的电流大小，以满足车载形走变频器4的正常工作，制动完成后，第一变换器控制单元81根据检测的车载形走变频器4的工作信号，停止第一双向DC\/DC变换器61的工作，完成制动储能流程；同时提升电机3将反向发电产生再生能源，使得车载提升变频器5的直流母线电压升高，此时第二变换器控制单元82根据检测到的信号，控制第二双向DC\/DC变换器62工作在降压变换状态，将电能储存到第二储能超级电容72中，在储能过程中，第二变换器控制单元82将根据车载提升变频器5 的直流母线电压Uv升降速度以及第二储能超级电容71的端电压值Uc，调节第二双向DC\/DC变换器62的电流大小，以满足车载提升变频器5的正常工作，制动完成后，第二变换器控制单元82根据检测的车载提升变频器5的工作信号，停止第二双向DC\/DC变换器62的工作，完成制动储能流程；
S3：堆垛控制系统的储能释放：堆垛机装置1由停止再次启动后，第一变换器控制单元81将车载形走变频器4的状态信号、车载形走变频器4的直流母线电压Uv以及第一储能超级电容71的端电压，当检测到第一储能超级电容71的端电压Uc高于上限值时，将启动第一双向DC\/DC变换器61工作在升压变换状态，第一储能超级电容71处于放电释能状态,起到节省能源的作用；同时第二变换器控制单元82将车载提升变频器5的状态信号、车载提升变频器5的直流母线电压Uv以及第二储能超级电容71的端电压，当检测到第二储能超级电容72的端电压Uc高于上限值时，将启动第二双向DC\/DC变换器62工作在升压变换状态，第二储能超级电容72处于放电释能状态,起到节省能源的作用；
S4：堆垛控制系统的输出调节：当第一储能超级电容71端电压值Uc降低到下限值时，并且车载形走变频器4的工作信号仍处于驱动输出状态时，第一变换器控制单元81将以车载形走变频器4的直流母线电压Uv作为控制目标变量，实时控制第一双向DC\/DC变换器61的工作模式，实现驱动输出的稳定，直到堆垛控制系统进入制动状态，重复步骤S2，第一储能超级电容71再次完成储能；同时当第二储能超级电容72端电压值Uc降低到下限值时，并且车载提升变频器5 的工作信号仍处于驱动输出状态时，第二变换器控制单元82将以车载提升变频器5的直流母线电压Uv作为控制目标变量，实时控制第二双向DC\/DC变换器62 的工作模式，实现驱动输出的稳定，直到堆垛控制系统进入制动状态，重复步骤 S2，第二储能超级电容72再次完成储能。
本实用新型堆垛控制系统采用储能超级电容储能技术，当行走电机和提升电机制动产生的再生电能先存储到储能超级电容中，当堆垛机装置再次负载运行时，储存的电能将被首先输出到对应的电机驱动，则堆垛控制系统使用能耗将极大降低，实现堆垛控制系统的绿色节能减排；本实用新型堆垛控制系统对于堆垛机装置或其它大惯量运动设备，可有效回收运动过程中产生的惯性动能和势能，大大提高系统的能耗效率，具有良好的实用性和经济效益。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本实用新型的技术构思范围内，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920108565.X
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:63(青海)
授权编号:CN209635423U
授权时间:20191115
主分类号:B65G 57/00
专利分类号:B65G57/00;B65G61/00;B65G60/00
范畴分类:32F;
申请人:青海凯之成智能装备有限公司
第一申请人:青海凯之成智能装备有限公司
申请人地址:810000 青海省西宁市城中区创业路128号
发明人:董怡文;任重;杨建军
第一发明人:董怡文
当前权利人:青海凯之成智能装备有限公司
代理人:何兵;饶盛添
代理机构:44439
代理机构编号:深圳市道勤知酷知识产权代理事务所(普通合伙) 44439
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计