机电一体化系统中能量回收与节能技术探索

吕俊毅 1 庞鑫淼 (通讯作者）2 陈晓虎 3

1. 中联资产评估集团（新疆）有限公司 新疆乌鲁木齐市 830000 2. 南水北调中线信息科技有限公司 北京市 100070 3. 四川德运水务建设投资有限公司 四川省南充市 637676

摘要：针对汽车零部件伺服冲压—机器人搬运产线制动能量频繁耗散、网侧用电波动较大的问题，研究以 4 台 15 kW 伺服冲压单元、2 台 5 kW 搬运机器人及 6 kW 输送辅助机构为对象，分析制动能量来源与回收边界，并设计直流母线耦合、超级电容储能缓冲及多源协同控制方案。结果表明，产线平均制动能量约 9.8 kWh/h，工程可回收利用量约 7.1 kWh/h；结合伺服待机降功率、输送变频优化和机器人轨迹平滑，综合节能量达到 10.5 kWh/h。改造后平均用电量由 40.0 kWh/h 降至 29.5 kWh/h，年耗电量由96000 kWh 降至 70800 kWh，年节电 25200 kWh，综合节能率为 26.25%，年节约电费约 2.07 万元，年 CO2 减排约 14.36 t。研究表明，该方案可有效提升再生能量就地消纳能力，并为同类机电一体化产线节能改造提供参考。

关键词：伺服冲压；机器人搬运；制动能量回收；直流母线；超级电容