基于超级电容港口能量回馈系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种港口挖泥机，特别是涉及一种基于超级电容港口能量回馈系统。
【背景技术】
[0002]港口挖泥机用于悬浮港口泥沙作业，具有作业效率高、机动灵活的特点，因而在全球港口与货站堆场广泛使用。
[0003]早期挖泥机动力来自安装在设备本体的柴油发电机组，一般按最大需用功率配备柴油发电机组，其功率为500kW。由于发电机组大部分时间处于空载或轻载运行，效率很低；起吊物下降的能量一般通过制动电阻消耗或者小容量的铝电解电容存储能量，浪费了大量能量。一台400kW的挖泥船，按年工作5000小时计算，燃油费65?90万元，年耗油100?130吨，产生了大量的大气污染。
[0004]近年来，在大型港口，业内对挖泥机安装了能量回馈系统:即在挖泥船抓斗下降时，通过双向DC/DC将能量回馈到小容量的铝电解电容中，当铝电解电容被充满时，启动制动电阻进行放电，由于招电解电容的容量较小，抓斗下降时能量远远超过招电解电容能够存储的能量，多余的大部分能量被浪费掉了，而且抓斗在上升时，电解电容回馈到直流母线的能量较小，由于上升时瞬间峰值功率最高可以达到800KW，这将直接导致双向DC/DC功率过载。
[0005]中国专利公开号:CN200620101425.2，公开日:2007年7月18日，公开了一种单相交流电机电子启动电路。本实用新型的技术方案要点为:包括降压整流模块、延时电路、主控电路、无触点开关和电机启动电路，所述降压整流模块对输入的交流信号进行降压整流，并将降压整流后的低压直流信号输出给延时电路和主控电路，主控电路收到延时电路的启动信号后输出启动信号给无触点开关，无触点开关将启动信号输出给电机启动电路，启动电机工作。在大型港口，业内对挖泥机安装了能量回馈系统:即在挖泥船抓斗下降时，通过双向DC/DC将能量回馈到小容量的铝电解电容中，当铝电解电容被充满时，启动制动电阻进行放电，由于铝电解电容的容量较小，抓斗下降时能量远远超过铝电解电容能够存储的能量，多余的大部分能量被浪费掉了，而且抓斗在上升时，电解电容回馈到直流母线的能量较小，由于上升时瞬间峰值功率最高可以达到800KW，这将直接导致双向DC/DC功率过载。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是为解决目前的技术方案中存在在大型港口，业内对挖泥机安装了能量回馈系统:即在挖泥船抓斗下降时，通过双向DC/DC将能量回馈到小容量的铝电解电容中，当铝电解电容被充满时，启动制动电阻进行放电，由于铝电解电容的容量较小，抓斗下降时能量远远超过铝电解电容能够存储的能量，多余的大部分能量被浪费掉了，而且抓斗在上升时，电解电容回馈到直流母线的能量较小，由于上升时瞬间峰值功率最高可以达到800KW，这将直接导致双向DC/DC功率过载的问题，提供一种基于超级电容港口能量回馈系统。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于超级电容港口能量回馈系统，由工业电源供电，其特征在于:包括超级电容组、第一整流电路、预充电电容Cl、变频器U1、提升电机、DC/DC电路U3、电感L1、熔断器F1、第二整流电路、预充电电容C2、变频器U2、回转电机、电感L2、熔断器F2，工业电源通过第一整流电路的正输出端与电感LI的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器Ul的负输入端连接，电感LI的第二端与DC/DC电路U3的输入端连接，DC/DC电路U3的输出端与变频器Ul的正输入端连接，变频器Ul的输出端与提升电机连接，DC/DC电路U3的输出端还通过熔断器F2与超级电容组的正输入端连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容Cl与变频器Ul的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与电感L2的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器U2的负输入端连接，电感L2的第二端与变频器U2的正输入端连接，变频器U2的输出端与回转电机连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容C2与变频器U2的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与熔断器F2的第一端连接，熔断器F2的第二端与DC/DC电路U3的输出端连接。本套能量回馈系统通过单向360KW的DC/DC给超级电容充电，能量利用率可达到90%，当超级电容器电压上升到720V时，停止充电。当抓斗上升时瞬间需要大功率输出时，可以通过超级电容和柴油发电机组同时给提升电机供电，由于提升电机所耗散的电能大于抓斗下降时回馈到网测的电能，所以安装的制动电阻几乎不工作，能量利用率较高。挖泥船安装超级电容港口能量回馈系统后，在抓斗提升时，可以减轻柴油发电组瞬时输出800KW的能量供给，并且减轻了母线电压波动。
[0008]作为优选，所述超级电容组由若干个超级电容串联构成。
[0009]作为优选，还包括电流互感器CT，所述电流互感器CT架设在连接超级电容组正输入端的导线上。
[0010]作为优选，所述提升电机的额定功率大于所述回转电机的额定功率。
[0011]本实用新型的实质性效果是:1、采用单向DC/DC给超级电容器充电
[0012]2、利用7500F超级电容替换小容量的铝电解电容，将抓斗能量全部存储起来；
[0013]3、采用单向DC/DC转换效率可以达到90%，成本降低一半；
[0014]4、采用超级电容供电可以减小柴油发电机瞬间输出功率，同时可以稳定直流母线电压；
[0015]5、采用超级电容后可以将存储的能量释放到直流母线上，每年可以节约电能15万左右。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一种电路框架示意图。
[0017]
【具体实施方式】
[0018]下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。
实施例:
[0019]一种基于超级电容港口能量回馈系统(参见附图1)，由工业电源供电，包括超级电容组、第一整流电路、预充电电容Cl、变频器Ul、提升电机、DC/DC电路U3、电感L1、熔断器Fl、第二整流电路、预充电电容C2、变频器U2、回转电机、电感L2、熔断器F2，工业电源通过第一整流电路的正输出端与电感LI的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器Ul的负输入端连接，电感LI的第二端与DC/DC电路U3的输入端连接，DC/DC电路U3的输出端与变频器Ul的正输入端连接，变频器Ul的输出端与提升电机连接，DC/DC电路U3的输出端还通过熔断器F2与超级电容组的正输入端连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容Cl与变频器Ul的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与电感L2的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器U2的负输入端连接，电感L2的第二端与变频器U2的正输入端连接，变频器U2的输出端与回转电机连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容C2与变频器U2的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与熔断器F2的第一端连接，熔断器F2的第二端与DC/DC电路U3的输出端连接。所述超级电容组由若干个超级电容串联构成。所述提升电机的额定功率大于所述回转电机的额定功率。还包括电流互感器CT，所述电流互感器CT架设在连接超级电容组正输入端的导线上。
[0020]本实施例能量回馈系统通过单向360KW的DC/DC给超级电容充电，能量利用率可达到90%，当超级电容器电压上升到720V时，停止充电。当抓斗上升时瞬间需要大功率输出时，可以通过超级电容和柴油发电机组同时给提升电机供电，由于提升电机所耗散的电能大于抓斗下降时回馈到网测的电能，所以安装的制动电阻几乎不工作，能量利用率较高。挖泥船安装超级电容港口能量回馈系统后，在抓斗提升时，可以减轻柴油发电组瞬时输出800KW的能量供给，并且减轻了母线电压波动。
[0021]以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【主权项】
1.一种基于超级电容港口能量回馈系统，由工业电源供电，其特征在于:包括超级电容组、第一整流电路、预充电电容Cl、变频器U1、提升电机、DC/DC电路U3、电感L1、熔断器Fl、第二整流电路、预充电电容C2、变频器U2、回转电机、电感L2、熔断器F2，工业电源通过第一整流电路的正输出端与电感LI的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器Ul的负输入端连接，电感LI的第二端与DC/DC电路U3的输入端连接，DC/DC电路U3的输出端与变频器Ul的正输入端连接，变频器Ul的输出端与提升电机连接，DC/DC电路U3的输出端还通过熔断器F2与超级电容组的正输入端连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容Cl与变频器Ul的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与电感L2的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器U2的负输入端连接，电感L2的第二端与变频器U2的正输入端连接，变频器U2的输出端与回转电机连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容C2与变频器U2的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与熔断器F2的第一端连接，熔断器F2的第二端与DC/DC电路U3的输出端连接。2.根据权利要求1所述的基于超级电容港口能量回馈系统，其特征在于:所述超级电容组由若干个超级电容串联构成。3.根据权利要求1或2所述的基于超级电容港口能量回馈系统，其特征在于:还包括电流互感器CT，所述电流互感器CT架设在连接超级电容组正输入端的导线上。4.根据权利要求1或2所述的基于超级电容港口能量回馈系统，其特征在于:所述提升电机的额定功率大于所述回转电机的额定功率。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于超级电容港口能量回馈系统。解决了现有技术的不足，技术方案为工业电源通过第一整流电路的正输出端与电感L1的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器U1的负输入端连接，电感L1的第二端与DC/DC电路U3的输入端连接，DC/DC电路U3的输出端与变频器U1的正输入端连接，变频器U1的输出端与提升电机连接，DC/DC电路U3的输出端还通过熔断器F2与超级电容组的正输入端连接，超级电容组的负输入端通过预充电电容C1与变频器U1的负输入端连接，工业电源还通过第二整流电路的正输出端与电感L2的第一端连接，工业电源通过第一整流电路的负输出端与变频器U2的负输入端连接。
【IPC分类】H02J3/32
【公开号】CN204835548
【申请号】CN201520504495
【发明人】赵如如, 傅冠生, 阮殿波
【申请人】宁波南车新能源科技有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月13日