[發(fā)明專利]向至少一個負(fù)載供電的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410768134.8
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN105743085B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康鵬舉;譚卓輝;張穎奇;鄔雪琴;蘇明
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28
• 代理公司: 31100 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 侯穎媖<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及向至少一個負(fù)載供電的系統(tǒng)及方法，其中提供的一種向至少一個負(fù)載供電的系統(tǒng)包括：電耦合于該至少一個負(fù)載的至少一個電源單元、負(fù)載箱及控制裝置。負(fù)載箱與至少一個電源單元和至少一個負(fù)載電耦合。負(fù)載箱包括可控電壓源、電耦合于該可控電壓源的輸出側(cè)與至少一個電源單元之間的至少三個電阻以及至少一個儲能元件。可控電壓源包括多個電子開關(guān)，至少一個儲能元件包括一個或多個電容以及一個或多個電池中的至少一者。控制裝置用于在第一階段控制該多個電子開關(guān)，使得在至少一個電源單元的輸出功率超過至少一個負(fù)載的需求功率的情況下，任何多余的輸出功率被提供給至少一個儲能元件或者被該至少三個電阻消耗。本發(fā)明還提供一種向至少一個負(fù)載供電的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種向至少一個負(fù)載供電的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在油井鉆探操作中，鉆機(jī)需要消耗較多的電能，鉆機(jī)中消耗電能的主要部件是絞車、泥漿泵、頂驅(qū)裝置及轉(zhuǎn)盤。在正常鉆井操作中，一個或者多個電源單元用于給鉆機(jī)的絞車、泥漿泵、頂驅(qū)裝置及轉(zhuǎn)盤提供平均功率(英文名稱為average power)。該一個或者多個電源單元可以是柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)或者混合動力發(fā)電機(jī)等。

在提升鉆頭(例如出現(xiàn)了鉆頭損壞或者遇到不同巖層需要更換與巖層相適應(yīng)的鉆頭，絞車需要提升鉆井中的鉆桿及鉆頭以更換鉆頭)等操作中，絞車需要消耗較多的電能，電源單元需要瞬時給絞車提供峰值功率(英文名為peak power)，然而現(xiàn)有電源單元的響應(yīng)速度較慢，無法瞬時提供峰值功率。

其一，為了解決現(xiàn)有電源單元的響應(yīng)速度較慢的技術(shù)問題，第一種解決方案是：提前較大幅度地增加電源單元的輸出功率。例如在預(yù)提升鉆頭階段，使得電源單元的輸出功率較大幅度地增加至第一峰值功率，此時絞車的需求功率仍然為平均功率。此時，必須設(shè)置負(fù)載箱(英文名稱為load bank)以熱的方式消耗掉電源單元的輸出功率與絞車的需求功率之間的功率差異，以實現(xiàn)能量守恒。

在提升鉆頭階段，使得電源單元的輸出功率由第一峰值功率瞬時增加至第二峰值功率，此時絞車的需求功率由平均功率瞬時增加至峰值功率，解決了現(xiàn)有電源單元的響應(yīng)速度較慢的問題。

然而，現(xiàn)有負(fù)載箱由多個機(jī)械開關(guān)和多個電阻組成，其缺點是：負(fù)載箱中的機(jī)械開關(guān)的壽命較短，另外負(fù)載箱中的電阻的數(shù)量較多。另外，機(jī)械開關(guān)是離散的，導(dǎo)致不能連續(xù)地調(diào)節(jié)負(fù)載箱消耗的功率。

為了解決機(jī)械開關(guān)壽命較短的問題，一種解決方案是將負(fù)載箱中的所有機(jī)械開關(guān)替換成電子開關(guān)，然而該等電子開關(guān)不能以軟開關(guān)方式開通或關(guān)斷，因而又帶來了噪聲及諧波的問題。

此外，現(xiàn)有負(fù)載箱的缺點還有：現(xiàn)有負(fù)載箱只能由電阻消耗電能而不能主動提供電能。

其二，為了解決現(xiàn)有電源單元的響應(yīng)速度較慢的技術(shù)問題，第二種解決方案是：重新設(shè)計電源單元，使得電源單元具有較快的響應(yīng)速度，然而重新設(shè)計具有較快響應(yīng)速度的電源單元比較費時、比較復(fù)雜并且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)在歸納本發(fā)明的一個或多個方面以便于本發(fā)明的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明的擴(kuò)展性縱覽，且并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細(xì)的描述之前用簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。

本發(fā)明的一個方面，在于提供一種向至少一個負(fù)載供電的系統(tǒng)，該至少一個負(fù)載電耦合于至少一個電源單元，該系統(tǒng)包括：

負(fù)載箱，電耦合于至少一個電源單元及至少一個負(fù)載；

及控制裝置；

其中，該負(fù)載箱包括可控電壓源、電耦合于該可控電壓源的輸出側(cè)與至少一個電源單元之間的至少三個電阻以及至少一個儲能元件；該可控電壓源包括多個電子開關(guān)，該至少一個儲能元件包括一個或多個電容以及一個或多個電池中的至少一者；