[實用新型]混合動力RTG電氣系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920255738.7
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN201647835U
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧文溢;吳強(qiáng);趙云鵬;張盤生
• 申請（專利權(quán)）人: 常州基騰電氣有限公司
• 主分類號: B66C13/12
• 分類號: B66C13/12;B66C13/24
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及起重機(jī)的電控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種混合動力RTG電氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在港口集裝箱碼頭，堆場作業(yè)主要依靠輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)(RubberTyre?Gantry?Crane簡稱RTG)。由于RTG采用柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組作為提供整機(jī)系統(tǒng)的動力。不需要電纜線連接到碼頭電源，因此使用方便，運(yùn)行靈活，被集裝箱碼頭大量使用。

近年來能源緊張，油價不斷攀升，裝卸成本居高不下。“如何提高RTG的能效”早已成為節(jié)能改造的眾矢之的。縱觀眾多的RTG節(jié)能方法，按節(jié)能的策略主要分3大類。第一采用“油改電”，可以大幅度降低使用成本，缺點是附加的供電設(shè)施給生產(chǎn)帶來難度；第二采用混合動力系統(tǒng)，使用儲能方式，缺點是節(jié)能效果一般；第三采用發(fā)動機(jī)調(diào)速，充分利用發(fā)動機(jī)低速時的低油耗特性，減少燃料消耗，缺點是節(jié)能量小。

現(xiàn)有的電氣控制系統(tǒng)，由整流裝置把交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗ㄟ^直流母線為各機(jī)構(gòu)的變頻器提供直流電源。當(dāng)集裝箱和吊具下降時，變頻器將勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽芰炕仞伒街绷髂妇€。由于回饋能量的積聚，將使直流母線電壓升高。原RTG電氣系統(tǒng)采用制動單元將電能釋放到能耗電阻的方式，把直流母線電壓控制在安全的范圍內(nèi)。這樣造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

由于這部分能量巨大，如果能夠把這部分浪費(fèi)的能源節(jié)省下來就能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。顯然，巨大的能量就需要有大容量的儲能裝置，我們已經(jīng)嘗試過了飛輪儲能，也嘗試過了超級電容儲能，這些方法都創(chuàng)造了超乎想像的結(jié)果，真正能夠用于實際的作業(yè)。但對于RTG這種無規(guī)律性的作業(yè)特性，這些方法仍然力不從心。主要表現(xiàn)在：1、通常只能存儲一次下降過程產(chǎn)生的能量，如果連續(xù)把集裝箱從高處吊下來裝車，后續(xù)的能量仍然只能通過能耗電阻消耗掉。這些儲能裝置沒有持久力，如果需要增加容量，其高昂的成本、龐大的體積和產(chǎn)生的重量是RTG系統(tǒng)無法接受的；2、由于這些儲能裝置的固有特性，每次能量釋放不能完全耗盡，例如：飛輪系統(tǒng)必須維持一定的基本轉(zhuǎn)速，不能讓它運(yùn)行在低速區(qū)。超級電容必須留有足夠的電壓，太低電壓時系統(tǒng)無法正常工作。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：為了解決上述存在的缺點與不足，降低混能成本，提供一種混合動力RTG電氣系統(tǒng)，本系統(tǒng)方案中巧妙地利用變頻系統(tǒng)的公共直流母線作為能量的混合點，在電氣系統(tǒng)上進(jìn)行能量交換。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種混合動力RTG電氣系統(tǒng)，具有發(fā)電機(jī)和連接發(fā)電機(jī)的整流裝置，整流裝置把交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗ㄟ^直流母線將直流電源提供給變頻裝置，直流母線上設(shè)置有能量交換裝置，能量交換裝置包括可編程控制器、設(shè)置在直流母線上的升壓控制器、連接在升壓控制器與變頻裝置之間直流母線上的充放電控制器和連接在充放電控制器上的蓄電池系統(tǒng)，可編程控制器通過現(xiàn)場總線與升壓控制器、充放電控制器和蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過可編程控制器的綜合控制和管理，實時了解蓄電池系統(tǒng)的容量和運(yùn)行狀態(tài)，正確對蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行充放電控制。

進(jìn)一步，所述的蓄電池上設(shè)置監(jiān)視電池數(shù)據(jù)的監(jiān)視器，方便監(jiān)視電池容量、電壓、溫度等數(shù)據(jù)，將監(jiān)視的數(shù)據(jù)傳送給可編程控制器，然后進(jìn)行控制。

為了方便計算蓄電池容量和檢測電池溫度、電壓等信息，蓄電池系統(tǒng)包括蓄電池、狀態(tài)傳感器、保護(hù)電路、冷卻通風(fēng)裝置和蓄電池管理器。

為了滿足RTG系統(tǒng)儲能的要求，蓄電池為NiHM電池，具有大容量、高功率、長壽命的性質(zhì)，電壓可高達(dá)530伏。

為了將直流電壓抬高減小電流，同時可以限制發(fā)動機(jī)的輸出功率，采用升壓控制器與回路電抗器組成BOOST電路，將原系統(tǒng)不穩(wěn)定的直流母線的電壓升高，并且穩(wěn)定在需要的電壓值。這樣為RTG的各個機(jī)構(gòu)變頻器提供了恒定的直流母線電源，使變頻器驅(qū)動各機(jī)構(gòu)電動機(jī)的性能比原來更優(yōu)越。同時可以控制來自發(fā)電機(jī)的輸出能量。

充放電控制器是直流母線與蓄電池之間傳遞能量的橋梁，是混能系統(tǒng)的控制核心。該裝置能夠根據(jù)系統(tǒng)的命令分時控制充電或放電。由于充放電的過程有時非常短暫，因此該裝置具有很高的切換速度。