[發(fā)明專利]鉆機(jī)用混合能源能量緩沖平衡型微電網(wǎng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510558879.6
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105098811B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮利
• 申請（專利權(quán)）人: 馮利
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標(biāo)事務(wù)所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯建武

1.一種鉆機(jī)用混合能源能量緩沖平衡型微電網(wǎng)，其特征在于包括能量轉(zhuǎn)換單元、電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元、主變換單元、超級電容儲能單元、負(fù)載回路用電轉(zhuǎn)換及母聯(lián)單元、主控單元；

能量轉(zhuǎn)換單元的輸出端與電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元的第一輸入端電連接，電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元的第一輸出端與主變換單元的第一輸入端電連接，主變換單元的第一輸出端與超級電容儲能單元的第一輸入端電連接，主變換單元的第二輸出端與負(fù)載回路用電轉(zhuǎn)換及母聯(lián)單元的第一輸入端電連接，電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元的第二輸出端與負(fù)載回路用電轉(zhuǎn)換及母聯(lián)單元的第二輸入端電連接，超級電容儲能單元的輸出端與主變換單元的第二輸入端電連接；

主控單元的第一輸出端與能量轉(zhuǎn)換單元的輸入端電連接，主控單元的第二輸出端與電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元的第二輸入端電連接，主控單元的第三輸出端與超級電容儲能單元的第二輸入端電連接，主控單元的第四輸出端與主變換單元的第三輸入端電連接，主控單元的第五輸出端與負(fù)載回路用電轉(zhuǎn)換及母聯(lián)單元的第三輸入端電連接；

能量轉(zhuǎn)換單元還包括新能源發(fā)電裝置和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，所述新能源發(fā)電裝置接內(nèi)燃機(jī)動力源的一路輸出，內(nèi)燃機(jī)動力源的另一路輸出連接傳動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)的輸出接機(jī)械負(fù)載，且傳動系統(tǒng)還和余功發(fā)電裝置之間雙向連接；主變換單元包括至少一組主變換模塊；

內(nèi)燃機(jī)動力源包括第一主動力內(nèi)燃發(fā)動機(jī)至第四主動力內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，機(jī)械負(fù)載包括第一機(jī)械動力直驅(qū)機(jī)械負(fù)載和第二機(jī)械動力直驅(qū)機(jī)械負(fù)載，當(dāng)機(jī)械負(fù)載減小時(shí)，傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速上升，能源管理系統(tǒng)將檢測到的余功發(fā)電裝置發(fā)出的電源頻率信號、大功率用電負(fù)載電壓電流信號進(jìn)行分析、判斷并按照設(shè)定的控制策略發(fā)出指令，使超級電容儲能單元進(jìn)入充電狀態(tài)吸收能量，通過增加余功發(fā)電裝置的動力需求，間接增加機(jī)械負(fù)載總量，抑制機(jī)械負(fù)載下降速度；當(dāng)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速下降，能源管理系統(tǒng)將檢測到的余功發(fā)電裝置發(fā)出的電源頻率信號、大功率用電負(fù)載電壓電流信號進(jìn)行分析、判斷并按照設(shè)定的控制策略發(fā)出指令，使超級電容儲能單元放電釋放能量，通過減少余功發(fā)電裝置的動力需求，間接減少機(jī)械負(fù)載總量，抑制機(jī)械負(fù)載增加，達(dá)到動態(tài)平衡生產(chǎn)過程中傳動系統(tǒng)功率小幅低頻脈動變化的目的；當(dāng)設(shè)備啟動時(shí)，機(jī)械負(fù)載突然增加，內(nèi)燃機(jī)動力源的輸出功率出現(xiàn)短時(shí)缺額，傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速下降，能源管理系統(tǒng)將檢測到的余功發(fā)電裝置發(fā)出的電源頻率信號、大功率用電負(fù)載電壓電流信號進(jìn)行分析、判斷并按照設(shè)定的投切邏輯和控制策略發(fā)出指令，使超級電容儲能單元快速放電輸出電能，同時(shí)通過負(fù)載回路用電轉(zhuǎn)換及母聯(lián)單元、匯流分段母線聯(lián)合作用，短時(shí)放棄或調(diào)速運(yùn)行一部分電氣負(fù)載，從而減少余功發(fā)電裝置的動力需求，快速降低機(jī)械負(fù)載總量，達(dá)到降低啟動峰值負(fù)載，減少內(nèi)燃機(jī)動力源的輸出功率缺額的目的；內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組包括第一內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和第二內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)動力源的動力富裕量不大且對生產(chǎn)有影響時(shí)，啟動內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，能源管理系統(tǒng)將檢測到的余功發(fā)電裝置電參量信號，進(jìn)行分析、判斷并按照設(shè)定的投切邏輯和控制策略發(fā)出指令通過電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元，將來自內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組電壓、頻率變化的電源送入主變換模塊的AC/DC整流器輸入端、補(bǔ)充電能缺口，從而減少余功發(fā)電裝置的動力需求，降低機(jī)械負(fù)載總量；當(dāng)設(shè)備停機(jī)時(shí)負(fù)荷突然減少，內(nèi)燃機(jī)動力源的輸出功率出現(xiàn)短時(shí)過剩，傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速上升，能源管理系統(tǒng)將檢測到的余功發(fā)電裝置發(fā)出的電源頻率信號、大功率用電負(fù)載電壓電流信號進(jìn)行分析、判斷并按照設(shè)定的控制策略發(fā)出指令，使超級電容儲能單元進(jìn)入充電狀態(tài)吸收能量，通過增加余功發(fā)電裝置的動力需求，間接增加機(jī)械負(fù)載總量，平衡負(fù)載；當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)動力源停止運(yùn)行或余功發(fā)電裝置無法供電時(shí)，能源管理系統(tǒng)按照設(shè)定的控制策略發(fā)出指令，啟動內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，通過電源接入配出轉(zhuǎn)換母聯(lián)單元，根據(jù)所需用電功率的不同，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組單臺或多臺、恒速或變速的組合運(yùn)行,使內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組始終自動運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速—功率特性曲線附近；根據(jù)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)特性曲線，采用單臺或多臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，小負(fù)荷時(shí)投運(yùn)1臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電或運(yùn)行在變速狀態(tài)，利用超級電容儲能單元進(jìn)行能量緩沖，使內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組跟隨用電負(fù)荷的變化輸出匹配的動力；在大負(fù)荷時(shí)投運(yùn)1臺或2臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，其中1臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在恒速狀態(tài)，另1臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在變速狀態(tài)，利用超級電容儲能單元進(jìn)行能量緩沖，使內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組跟隨用電負(fù)荷的變化輸出匹配的動力，使內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組始終自動運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速—功率特性曲線附近且與用電負(fù)荷保持功率匹配。