步描述:
如附图1、2所示，该钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网包括能量转换单元1、电源接入配出转换母联单元2、主变换单元3、超级电容储能单元4、负载回路用电转换及母联单元5、主控单元6，能量转换单元I的输出端与电源接入配出转换母联单元2的第一输入端电连接，电源接入配出转换母联单元2的第一输出端与主变换单元3的第一输入端电连接，主变换单元3的第一输出端与超级电容储能单元4的第一输入端电连接，主变换单元3的第二输出端与负载回路用电转换及母联单元5的第一输入端电连接，电源接入配出转换母联单元2的第二输出端与负载回路用电转换及母联单元5的第二输入端电连接，超级电容储能单元4的输出端与主变换单元3的第二输入端电连接；主控单元6的第一输出端与能量转换单元I的输入端电连接，主控单元6的第二输出端与电源接入配出转换母联单元2的第二输入端电连接，主控单元6的第三输出端与超级电容储能单元4的第二输入端电连接，主控单元6的第四输出端与主变换单元3的第三输入端电连接，主控单元6的第五输出端与负载回路用电转换及母联单元5的第三输入端电连接。在使用过程中，主控单元6根据作业现场条件，选择能量转换单元I中合适的能量源，能量转换单元I输出的电能输入到电源接入配出转换母联单元2进行分配，电源接入配出转换母联单元2将一部分电能输送给主变换单元3，主变换单元3将电能进行变换后输送到超级电容储能单元4中或输送给负载回路用电转换及母联单元5，超级电容储能单元4用于在负载较小时储存电能，同时，超级电容储能单元4可以在负载较大时通过主变换单元3向负载回路用电转换及母联单元5供电；电源接入配出转换母联单元2将另一部分电能直接输送给负载回路用电转换及母联单元5，负载回路用电转换及母联单元5向负载分配电力。该钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网的能量转换单元I采用混合能源，环境适应性更强；同时，该钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网中含有超级电容储能单元4，可以在负载较小时吸收储存能量，并在负载较大时通过主变换单元3向负载回路用电转换及母联单元5供电，实现了能量缓冲，达到动态平衡生产过程中传动系统16功率小幅低频脉动变化的目的。
[0020]可根据实际需要，对上述钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网作进一步优化或/和改进:
如附图1、2所示，上述钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网还包括负载单元7，负载单元7的信号输出端与主控单元6的信号输入端电连接，负载回路用电转换及母联单元5的输出端与负载单元7的输入端电连接。负载单元7至少包括第一负载26和第二负载27，负载单元7可以是转盘电机28，安防、制动和液压系统29，生活用电、井场照明和检修用电30，泥浆搅拌、加重栗和振动筛31。
[0021]如附图1、2所示，上述能量转换单元I还包括新能源发电装置8，新能源发电装置8包括内燃机余热发电装置9和余功发电装置10。内燃机预热发电装置可以利用内燃机的预热进行发电，节能减排；余功发电装置10可以利用传动系统16的余功进行发电，达到动态平衡生产过程中传动系统16功率小幅低频脉动变化的目的。
[0022]如附图1、2所示，上述能量转换单元I还包括大网电供电装置11。大网电供电装置11可以是国家电网提供的电力。
[0023]如附图1、2所示，上述钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网还包括分别与主控单元6电连接的信息采集单元、数据采集调理电路、信号预处理单元、内燃机发电机组发动机ECU、新能源发电装置8的智能监控单元、电源接入配出转换母联单元2的智能监控单元、超级电容储能单元4的智能监控单元、主变换单元3的控制器、负载回路用电转换及母联单元5的智能监控单元。能量管理系统包括主控单元6、信息采集单元、数据采集调理电路、信号预处理单元、内燃机发电机组发动机E⑶、新能源发电装置8智能监控单元、电源接入配出转换母联单元2的智能监控单元、超级电容储能单元4智能监控单元、主变换单元3控制器、负载回路用电转换及母联单元5智能监控单元，通过通讯总线方式收发讯息或直接连接至主控单元6，共同组成能源管理系统，根据系统设定的投切逻辑和控制策略，完成状态实时监测和协调管理。
[0024]如附图1、2所示，上述主变换单元3包括至少一组主变换模块，每一组主变换模块包括AC/DC整流器20、DC/DC变换器24、DC/AC逆变器25，AC/DC整流器20输出端的直流母线上连接DC/DC变换器24和DC/AC逆变器25，DC/DC变换器24与超级电容储能单元4电连接，DC/AC逆变器25与负载回路用电转换及母联单元5电连接。AC/DC整流器20是将频率电压变化的交流电源转换成直流电的全控桥整流器；DC/DC变换器24控制超级电容储能单元4和发电系统之间的能量交换；DC/AC逆变器25将直流母线上的直流电能转换成不同用电需求的交流电。如附图1、2所示，该主变换单元3包括第一主变换模块21、第二主变换模块22、第三主变换模块23。
[0025]该钻机用混合能源能量缓冲平衡型微电网具有如下优点:采用多路电源或多种电源，最大可能地利用现场资源，实现能量互补，综合利用；超级电容储能单元由多个主变换模块的整流器提供充电电流，实现容量共享；采用多个主变换单元，结合用电负载特性，实现分段供电；采用余功发电装置或采用内燃机预热发电装置，动态调整和平衡系统功率，减少系统的振荡次数以及负荷功率曲线的峰谷差值；采用大网电供电装置时，可大幅减小对电网的负荷冲击，增加使用大网电的范围，如果出现供电能力不足时，由内燃机发电机组发电，弥补功率缺口 ；如果无法供电时，可任意组合4台不同类型及容量的发电机组发电，实现机型、容量优化且不受限制；采用内燃机发电机组供电时，可减少发电机组投运数量或减小发电机组额定容量；动态平衡和调整传动系统的负载并平稳运行，提供高质量电能。
[0026]以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0027]本发明最佳实施例的使用过程:
在生产运行过程中，负载单元7的负荷无规律小幅低频脉动变化，传动系统16转速及内燃机动力源也发生脉动变化，内燃机动力源包括第一主动力内燃发动14至第四主动力内燃发动15。机械负载包括第一机械动力直驱机械负载17和第二机械动力直驱机械负载18，当机械负载减小时，传动系统16转速上升，能源管理系统将检测到的余功发电装置10发出的电源频率信号、大功率用电负载电压电流信号进行分析、判断并按照设定的控制策略发出指令，使超级电容储能单元4进入充电状态吸收能量，通过增加余功发电装置10的动力需求，间接增加机械负载总量，抑制机械负载下降速度。当机械负载增加时，传动系统16转速下降，能源管理系统将检测到的余功发电装置10发出的电源频率信号、大功率用电负载电压电流信号进行分析、判断并按照设定的控制策略发出指令，使超级电容储能单元4放电释放能量，通过减少余功发电装置10的动力需求，间接减少机械负载总量，抑制机械负载增加，达到动态平衡生产过程中传动系统16功率小幅低频脉动变化的目的。
[0028]设备启动时，机械负载突然增加，内燃机动力源的输出功率出现短时缺额，传动系统16转速下降，能源管理系统将检测到的余功发电装置10发出的电源频率信号、大功率用电负载电压电流信号进行分析、判断并按照设定的投切逻辑和控制策略发出指令，使超级电容储能单元4快速放电输出电能，同时通过负载回路用电转换及母联单元5、汇流分段母线联合作用，短时放弃或调速运行一部分电气负载，如泥浆搅拌、加重栗和振动筛31，从而减少余功发电装置10的动力需求，快速降低机械负载总量，达到降低启动峰值负载，减少内燃机动力源的输出功率缺额的目的。
[0029]内燃机发电机组包括第一内燃机发电机组12和第二内燃机发电机组13，当出现内燃机动力源的动力富裕量不大且对生产有影响时，启动内燃机发电机组发电，能源管理系统将检测到的余功发电装置10电参量信号，进行分析、判断并按照设定的投切逻辑和控