[發(fā)明專利]一種電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210123865.8
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102751751A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 梁志珊;徐剛;王強;楊姍;萬光芬;楊海明;李興侯;柳耀勇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 郭智

1.一種電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)包括：儲能電池、雙向DC/DC變換器、PWM并網變流器、超級電容、單向DC/DC變換器、變頻器、第一測量單元、第二測量單元、控制器、修井機其它負載，其中：

儲能電池，連接到第一直流母線上，進行電能的存儲和釋放；

雙向DC/DC變換器，其一端與所述第一直流母線相連，另一端與PWM并網變流器連接，用于進行雙向穩(wěn)壓控制；

PWM并網變流器，其一端與雙向DC/DC變換器連接，另一端與交流母線相連接，用于進行直流電和交流電的相互轉換；其中所述交流母線通過井場變壓器連接到10KV電網母線上；

變頻器，其一端與所述交流母線相連接，另一端與電動機相連，用于驅動該電動機運行，所述變頻器包括整流器和逆變器，所述整流器和逆變器之間的直流母線與第二直流母線相連；

單向DC/DC變換器，連接于所述第一直流母線與所述第二直流母線之間，用于將所述第二直流母線上多余的回饋能量饋送到所述第一直流母線上，給儲能電池充電；

超級電容，與所述第二直流母線相連接，用于緩沖電動機回饋到第二直流母線上的電能；

修井機其它負載，連接到所述交流母線上，用于作為修井作業(yè)的輔助負載；

第一測量單元，其一端與所述第一直流母線相連接，另一端與控制器相連接，用于將測量的第一直流母線上的參數信號送入控制器，通過采樣檢測對儲能電池進行充電控制、放電控制以及保護控制；

第二測量單元，其一端與第二直流母線相連接，另一端與控制器相連接，用于將測量的第二直流母線上的參數信號送入控制器，通過采樣檢測對第二直流母線上的能量進行分配，并對變頻器進行保護控制；

控制器，用于分別與雙向DC/DC變換器、PWM并網變流器、單向DC/DC變換器、第一測量單元、第二測量單元、變頻器相連接，對各個部分參數信號進行采樣檢測，并發(fā)出指令信息控制各個部分的運行。

2.如權利要求1所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，還包括：制動單元、制動電阻，其中：

制動電阻，通過制動單元連接于第二直流母線上；

所述控制器，還用于連接制動單元，當第二直流母線過壓時，將制動電阻接入第二直流母線上，通過制動電阻消耗多余能量。

3.如權利要求2所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，所述電動修井機處于輕載電動狀態(tài)時，即當控制器判斷變頻器輸出的負載電流小于或等于井場變壓器的最大輸出電流時，所述電動修井機負載電動機只由井場變壓器供電，同時：

當控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC未達到1.0時，將停止儲能電池經雙向DC/DC變換器和PWM并網變流器向所述電動修井機負載電動機供電，通過PWM并網變流器和雙向DC/DC變換器向儲能電池充電；

或，當控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC達到1.0時，將停止經PWM并網變流器和雙向DC/DC變換器向儲能電池充電。

4.如權利要求2所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，所述電動修井機處于重載電動狀態(tài)，當控制器判斷負載電流大于參考電流時，井場變壓器將按照恒功率模式運行，此時井場變壓器輸出功率為其最大功率：

當控制器判斷儲能電池電量充足時，將井場變壓器與PWM并網變流器和雙向DC/DC變換器并聯(lián)運行為與變頻器相連的所述電動修井機負載電動機提供電能，負載功率與井場變壓器最大功率之間差值部分由儲能電池提供；

或，當控制器判斷儲能電池電量不足以提供負載功率與井場變壓器最大功率之間差值部分時，將停止所述電動修井機作業(yè)，井場變壓器經PWM并網變流器和雙向DC/DC變換器為儲能電池進行充電。

5.如權利要求2所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，當控制器判斷所述電動修井機處于倒發(fā)電狀態(tài)時，通過第二直流母線對超級電容充電：

如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC未達到1.0，將超級電容通過第二直流母線經單向DC/DC變換器給儲能電池充電；

或，如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC達到1.0，將儲能電池經雙向DC/DC變換器和PWM并網變流器將倒發(fā)電能量回饋電網；

或，如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC達到1.0且雙向DC/DC變換器或PWM并網變流器處于故障狀態(tài)時，則應激活制動單元將制動電阻進入耗能模式。

6.如權利要求2所述電動修井機的交流母線電控系統(tǒng)，其特征在于，當控制器判斷井場變壓器的電源系統(tǒng)沒電時，所述電動修井機處于孤島狀態(tài)：

將通過儲能電池經雙向DC/DC變換器和PWM并網變流器單獨為所述電動修井機其它負載供電；

或，當控制器判斷修井機電機處于倒發(fā)電狀態(tài)時，通過第二直流母線對超級電容充電：如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC未達到1.0，將超級電容通過第二直流母線經單向DC/DC變換器給儲能電池充電；或，如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC達到1.0，將儲能電池經雙向DC/DC變換器和PWM并網變流器將倒發(fā)電能量回饋電網；或，如果控制器判斷儲能電池荷電狀態(tài)SOC達到1.0且雙向DC/DC變換器或PWM并網變流器處于故障狀態(tài)時，則應激活制動單元將制動電阻進入耗能模式。