[發明專利]鉆機用混合能源能量緩沖平衡型微電網

有效

• 申請號: 201510558879.6
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105098811B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 馮利
• 申請（專利權）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事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯建武

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

能量轉換單元的輸出端與電源接入配出轉換母聯單元的第一輸入端電連接，電源接入配出轉換母聯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載回路用電轉換及母聯單元的第一輸入端電連接，電源接入配出轉換母聯單元的第二輸出端與負載回路用電轉換及母聯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換母聯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載回路用電轉換及母聯單元的第三輸入端電連接；

能量轉換單元還包括新能源發電裝置和內燃機發電機組，所述新能源發電裝置接內燃機動力源的一路輸出，內燃機動力源的另一路輸出連接傳動系統，傳動系統的輸出接機械負載，且傳動系統還和余功發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；

內燃機動力源包括第一主動力內燃發動機至第四主動力內燃發動機，機械負載包括第一機械動力直驅機械負載和第二機械動力直驅機械負載，當機械負載減小時，傳動系統轉速上升，能源管理系統將檢測到的余功發電裝置發出的電源頻率信號、大功率用電負載電壓電流信號進行分析、判斷并按照設定的控制策略發出指令，使超級電容儲能單元進入充電狀態吸收能量，通過增加余功發電裝置的動力需求，間接增加機械負載總量，抑制機械負載下降速度；當機械負載增加時，傳動系統轉速下降，能源管理系統將檢測到的余功發電裝置發出的電源頻率信號、大功率用電負載電壓電流信號進行分析、判斷并按照設定的控制策略發出指令，使超級電容儲能單元放電釋放能量，通過減少余功發電裝置的動力需求，間接減少機械負載總量，抑制機械負載增加，達到動態平衡生產過程中傳動系統功率小幅低頻脈動變化的目的；當設備啟動時，機械負載突然增加，內燃機動力源的輸出功率出現短時缺額，傳動系統轉速下降，能源管理系統將檢測到的余功發電裝置發出的電源頻率信號、大功率用電負載電壓電流信號進行分析、判斷并按照設定的投切邏輯和控制策略發出指令，使超級電容儲能單元快速放電輸出電能，同時通過負載回路用電轉換及母聯單元、匯流分段母線聯合作用，短時放棄或調速運行一部分電氣負載，從而減少余功發電裝置的動力需求，快速降低機械負載總量，達到降低啟動峰值負載，減少內燃機動力源的輸出功率缺額的目的；內燃機發電機組包括第一內燃機發電機組和第二內燃機發電機組，當出現內燃機動力源的動力富裕量不大且對生產有影響時，啟動內燃機發電機組發電，能源管理系統將檢測到的余功發電裝置電參量信號，進行分析、判斷并按照設定的投切邏輯和控制策略發出指令通過電源接入配出轉換母聯單元，將來自內燃機發電機組電壓、頻率變化的電源送入主變換模塊的AC/DC整流器輸入端、補充電能缺口，從而減少余功發電裝置的動力需求，降低機械負載總量；當設備停機時負荷突然減少，內燃機動力源的輸出功率出現短時過剩，傳動系統轉速上升，能源管理系統將檢測到的余功發電裝置發出的電源頻率信號、大功率用電負載電壓電流信號進行分析、判斷并按照設定的控制策略發出指令，使超級電容儲能單元進入充電狀態吸收能量，通過增加余功發電裝置的動力需求，間接增加機械負載總量，平衡負載；當出現內燃機動力源停止運行或余功發電裝置無法供電時，能源管理系統按照設定的控制策略發出指令，啟動內燃機發電機組發電，通過電源接入配出轉換母聯單元，根據所需用電功率的不同，實現內燃機發電機組單臺或多臺、恒速或變速的組合運行,使內燃機發電機組始終自動運行在最經濟的轉速—功率特性曲線附近；根據內燃機發電機特性曲線，采用單臺或多臺內燃機發電機組發電，小負荷時投運1臺內燃機發電機組發電或運行在變速狀態，利用超級電容儲能單元進行能量緩沖，使內燃機發電機組跟隨用電負荷的變化輸出匹配的動力；在大負荷時投運1臺或2臺內燃機發電機組發電，其中1臺內燃機發電機組運行在恒速狀態，另1臺內燃機發電機組運行在變速狀態，利用超級電容儲能單元進行能量緩沖，使內燃機發電機組跟隨用電負荷的變化輸出匹配的動力，使內燃機發電機組始終自動運行在最經濟的轉速—功率特性曲線附近且與用電負荷保持功率匹配。