井机储能超级电容充放电控制装置，增加了 I个IGBT开关管VG3，而IGBT开关管的开关速度极快(一般为1us)，因此，在出现上述危险的情况下，使IGBT开关管VG3关断，可有效避免因直流接触器开关速度慢或者直流拉弧现象无法关断，所产生的超级电容向母线侧充电的不可控电流，造成系统单元损坏的风险。其中，控制IGBT开关管VG3的IGBT开关管VG3控制回路如图8所示，由两个比较器a和b及一个与非门电路共同组成，其工作原理如下:
①当正常工作时，系统处于超级电容向直流母线充电过程中时，母线电压的检测值是大于比较器a设定的参考值，比较器a输出低电平A，且当直流母线电压正常时，超级电容侧的电流检测值就不会超过设定的参考值Vref 2，此时比较器b就会一直输出低电平信号B;信号A和信号B再共同通过一个与非门后，输出一个高电平信号C驱动控制开关管VG3，使其开通，保证系统正常工作。
[0041]②当上述危险情况发生时，网侧电压的检测值小于比较器a设定的参考值Vrefl时，比较器a输出高电平信号A，且当超级电容侧电流检测值大于比较器b设定的参考值Vref2时，比较器b输出高电平信号B;信号A和信号B再共同通过一个与非门后，输出一个低电平信号C驱动控制开关管VG3，使其关断，避免DC/DC处于失控状态，防止电路单元的损坏，保护整个电控系统。
[0042]基于上面所述单回路的双向DC/DC变换器主电路与双向DC/DC变换器主电路控制装置以及控制过程，为满足电动修井机的功率需求，在实际应用中，双向DC/DC变换器主电路与双向DC/DC变换器主电路控制装置是以两重回路或多重回路并联连接的方式接入电动修井机电控系统，即11重11相双向DC/DC变换器，如图9所示，其中每一条并联支路的工作过程如上面所述，这里不再赘述。为了使电力储能系统获得更好的电压和电流波形，并且为电网及储能设备的安全稳定运行提供保障，让每条支路的开关管交替导通且互差(360°/n)。
[0043]以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置，包括超级电容，还包括与超级电容相连接的双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器连接PWM整流器，其特征在于:所述双向DC/DC变换器为非隔离型DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的主电路加装有双向DC/DC变换器主电路控制装置，所述双向DC/DC变换器主电路控制装置与双向DC/DC变换器主电路相连接，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失控过流。2.如权利要求1所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述双向DC/DC变换器主电路包括储能电感L1、滤波电容Cl、滤波电容C2、IGBT开关管VGl、IGBT开关管VG2、二极管Dl、二极管D2、电流传感器SCl、电流传感器SC2、电压传感器SVl、电压传感器SV2、放电电阻RF 1、放电电阻RF2、直流接触器KMl、直流接触器KM2、直流接触器KM3、直流接触器KM4、电阻Rl、电阻R2，所述双向DC/DC变换器主电路接入电动修井机的电控系统。3.如权利要求2所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述直流接触器KMl、直流接触器KM2与电阻Rl相连接并接入电动修井机电控系统的超级电容侧。4.如权利要求2所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述直流接触器KM3、直流接触器KM4与电阻R2相连接并接入电动修井机电控系统的直流母线侧。5.如权利要求2所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述放电电阻RFl、滤波电容Cl、电压传感器SVl并联构成第一电容传感器单元，所述第一电容传感器单元的一端接入电动修井机电控系统的超级电容侧。6.如权利要求2所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述放电电阻RF2、滤波电容C2、电压传感器SV2并联构成第二电容传感器单元，所述第二电容传感器单元的一端接入电动修井机电控系统的直流母线侧。7.如权利要求2所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述IGBT开关管VGl的基极、IGBT开关管VG2的基极以及所述电流传感器SCl、电流传感器SC2、电压传感器SVl、电压传感器SV与电动修井机电控系统的控制器相连接。8.如权利要求1所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述双向DC/DC变换器主电路控制装置包括二极管D3、IGBT开关管VG3和IGBT开关管VG3控制回路，所述二极管D3的正负端分别连接IGBT开关管VG3的发射极和集电极。9.如权利要求8所述的电动修井机储能超级电容充放电控制装置，其特征在于:所述IGBT开关管VG3的基极与IGBT开关管VG3控制回路相连接，所述IGBT开关管VG3的集电极与第一电容传感器单元相连接，所述IGBT开关管VG3的发射极与电流传感器SCl相连接。10.—种电动修井机储能超级电容充放电控制装置的控制方法，其特征在于:电动修井机的电控系统启动，母线侧的直流电压高于超级电容侧直流电压;在提升且负载所需功率低于网侧所提供的功率或下放油管的间歇期间，当控制器判断储能设备超级电容的荷电状态SOC未达到1.0时，将电网通过PWM整流器作为可控的恒压源，再通过双向DC/DC变换器为超级电容进行恒压充电；在提升油管且负载所需功率高于网侧所提供的功率的过程时，当控制器判断储能设备超级电容的荷电状态SOC达到1.0时，将电网通过PffM整流器和超级电容通过双向DC/DC变换器两者并联运行为变频器提供电能，周而复始地以脉冲的形式由超级电容侧向直流母线侧放电；双向DC/DC变换器的主电路设置双向DC/DC变换器主电路控制装置，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失 控过流，以确保储能超级电容充放电过程中电动修井机电控系统安全可靠运行。
【专利摘要】本发明涉及一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置，装置的双向DC/DC变换器为非隔离型DC/DC变换器，双向DC/DC变换器的主电路设有双向DC/DC变换器主电路控制装置，双向DC/DC变换器主电路控制装置与双向DC/DC变换器主电路相连接，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失控过流。本发明的双向DC/DC变换器主电路及主电路控制装置，在实际应用中采用n重回路并联的方式以满足电动修井机的功率需求，本发明的电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法可以规避超级电容向母线侧充电电流的不可控因素和损坏风险，确保电动修井机的电控系统安全可靠的运行。
【IPC分类】H02M3/155, H02J7/00, E21B19/00, H02H7/12
【公开号】CN105514939
【申请号】CN201610029186
【发明人】梁志珊, 谭程, 吴志昊, 王景桐, 郝荣
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月18日