专利名称：基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能系统，尤其是涉及一种能够快速吸收再生能量，并在需 要时能立即投入使用的基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统。
背景技术：
轮胎式集装箱龙门起重机(RTG简称龙门吊)是世界各大集装箱专业化码头堆场 的主力设备，它具有码头基础的投资成本低、机动灵活可转场作业、便于分期分批购置等优 点，在广大集装箱作业码头受到广泛使用。传统的龙门吊由柴油发电机组提供全部动力，由 柴油发电机组产生电力驱动行走、起升和小车等机构。龙门吊起升机构下降过程、大车和小 车机构减速过程中会产生再生能量，这部分能量占有整个运行循环的30%以上。由于再生 能量无法回馈，普通龙门吊的做法是直接通过能耗电阻以发热的形式白白消耗掉。而且在 重载吊装的情况下，为避免龙门吊在起升瞬间发生发动机转速迅速上升、扭矩不足和发动 机冒黑烟等现象，龙门吊柴油发电机组的功率选配通常约为平时所需的2倍，通常都达到 常用功率400KW以上。这些发电机组的能量转换效率低、能耗大、环保性能差、营运成本高 等问题，直接制约了企业的健康可持续发展。如果能够将龙门吊产生的再生能量进行回收，在起升机构重载吊装时以辅助能量 的形式进行回馈，这样在提高发电机组能量转换效率的同时，还能够降低柴油发电机组的 装机容量，降低排放和能源消耗。
发明内容针对以上提出的问题，本实用新型目的在于提供一种能够快速吸收再生能量，并 在需要时能立即投入使用的基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统。本实用新型通过以下技术措施实现的，一种基于飞轮储能的柴油发电机组混合动 力节能系统，包括柴油发电机组和龙门吊动力装置，所述柴油发电机组和龙门吊动力装置 之间串接有整流装置和变频器，该整流装置能将柴油发电机组发出的三相交流电转换为直 流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的变频器，变频器将直流电源转换为频率 可调的交流电源，用于驱动龙门吊动力装置中的起升机构、大车机构和小车机构，所述整流 装置和变频器之间并联有具有储能功能的储能飞轮，该储能飞轮能回收龙门吊动力装置的 起升机构在下降过程中产生的再生制动能量，在启动或者提升大负载的情况下为龙门吊动 力装置提供辅助能量。其中储能飞轮连接有中央控制器，该中央控制器连接柴油发电机组的发电机组控 制装置和龙门吊动力装置的龙门吊控制装置。中央控制器为基于单片机的智能工业控制系 统，中央控制器能够读取发电机组控制装置和龙门吊控制装置以及储能飞轮装置的状态信 息，并根据龙门吊动力装置的能量需求，优化处理储能飞轮装置与柴油发电机组的能量输 出分配，保证龙门吊动力装置的正常工作。它还能根据龙门吊动力装置的实际使用情况，控 制储能飞轮装置的能量存储和储能时间，使整个系统达到最佳的使用状态。[0007]上述储能飞轮优选大容量磁悬浮飞轮。在整流装置和变频器之间还可并联具有消耗多余能量的耗能电阻。本实用新型的储能飞轮能够快速吸收再生能量，并在需要时能立即投入使用。储 能飞轮具有高能量密度、高效率、低能量损耗的特点。本实用新型还具有大电流、快速充放 电的特性。其使用寿命长，对环境无污染。
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合实例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。一种基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，包括柴油发电机组1、大容 量磁悬浮飞轮3、中央控制器8和龙门吊动力装置6，所述柴油发电机组1和龙门吊动力装 置6之间串接有整流装置2和变频器5，该整流装置2能将柴油发电机组1发出的三相交流 电转换为直流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的变频器5，该变频器5将直流 电源转换为频率可调的交流电源，用于驱动龙门吊动力装置6中的起升机构、大车机构和 小车机构，所述整流装置2和变频器5之间并联有具有储能功能的大容量磁悬浮飞轮3，该 大容量磁悬浮飞轮3能回收龙门吊动力装置6的起升机构在下降过程中产生的再生制动能 量，在启动或者提升大负载的情况下为龙门吊动力装置6提供辅助能量，在整流装置2和变 频器5之间还并联有具有消耗多余能量的耗能电阻4。其中大容量磁悬浮飞轮3连接有中 央控制器8，该中央控制器8连接柴油发电机组1的发电机组控制装置7和龙门吊动力装置 6的龙门吊控制装置9。中央控制器8为基于单片机的智能工业控制系统，中央控制器8能 够读取发电机组控制装置7和龙门吊控制装置9以及大容量磁悬浮飞轮3的状态信息，并 根据龙门吊动力装置6的能量需求，优化处理大容量磁悬浮飞轮3与柴油发电机组1的能 量输出分配，保证龙门吊动力装置6的正常工作。它还能根据龙门吊动力装置6的实际使 用情况，控制大容量磁悬浮飞轮3的储能状态和时间，使整个系统达到最佳的使用状态。在系统使用的大容量磁悬浮飞轮3中能量以旋转动能的方式储存，能量的储存和 释放均通过电动机和发电机的高转动惯量转子的转动实现。大容量磁悬浮飞轮3单体容量 为120KW，能够在15s内充满电能，其存储的最大能量为0. MkWH，可以满足满载输出时间为 16s0该系统采用的柴油发电机组1为常用功率250KW，能够输出的最大功率为275KW， 其配合大容量磁悬浮飞轮3使用能够满足龙门吊动力装置6的各种能量需求。系统工作原理龙门吊动力装置6的起升机构下降时，电动机所发出的电能回馈 到整流装置2和变频器5之间的直流母线上，使母线电压升高，当电压达到大容量磁悬浮飞 轮3设定的阀值时，大容量磁悬浮飞轮3进行充电储能，当检测到储能系统已充满时，中央 控制器8控制能耗电阻4消耗多余能量。当龙门吊动力装置6启动或者提升大负载时，直 流母线电压降低，当直流母线电压下降到设定的阀值时，大容量磁悬浮飞轮3配合柴油发 电机组1 一起能量输出。此时中央控制器8控制协调两者的能量输出，使大容量磁悬浮飞 轮3存储的能量达到最佳的使用效率。这样可以弥补龙门吊动力装置6的起升机构吊重载上升过程及各机构突然加速时的突加功率需求，使发动机可以基本工作在非过载状态，提 高了整个系统的使用性能。 以上对本实用新型基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统和工作方式 进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限 制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换 方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，包括柴油发电机组和龙门吊 动力装置，其特征在于所述柴油发电机组和龙门吊动力装置之间串接有整流装置和变频 器，所述整流装置和变频器之间并联有具有储能功能的储能飞轮。
2.根据权利要求1所述的基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，其特征在 于所述储能飞轮连接有中央控制器，该中央控制器连接柴油发电机组的发电机组控制装 置和龙门吊动力装置的龙门吊控制装置。
3.根据权利要求1或2所述的基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，其特 征在于所述储能飞轮为大容量磁悬浮飞轮。
4.根据权利要求1或2所述的基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，其特 征在于所述整流装置和变频器之间并联有具有消耗多余能量的耗能电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种基于飞轮储能的柴油发电机组混合动力节能系统，包括柴油发电机组和龙门吊动力装置，所述柴油发电机组和龙门吊动力装置之间串接有整流装置和变频器，所述整流装置和变频器之间并联有具有储能功能的储能飞轮，该储能飞轮能回收龙门吊动力装置的起升机构在下降过程中产生的再生制动能量，在启动或者提升大负载的情况下为龙门吊动力装置提供辅助能量。本实用新型能够快速吸收再生能量，并在需要时能立即投入使用，具有高能量密度、高效率、低能量损耗、快速充放电的优点。
文档编号B66C13/12GK201817202SQ201020213730
公开日2011年5月4日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者余咏辉, 彭润钦, 邹来, 郑坚炼 申请人:深圳市保达发电设备有限公司