本發(fā)明涉及起重機電力系統(tǒng)，尤其涉及一種用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

輪胎式集裝箱起重機是大型專業(yè)化集裝箱堆場的專用機械，用于裝卸標準集裝箱。輪胎式集裝箱起重機主要由鋼結(jié)構(gòu)、起升機構(gòu)、大車運行及轉(zhuǎn)向機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、柴油電機組和外部輔助裝置組成。龍門吊配備柴油發(fā)動機組作為動力能源，由柴油發(fā)電機組產(chǎn)生電力驅(qū)動起升、大車、小車和外部輔助裝置等機構(gòu)。由于其機動靈活可轉(zhuǎn)場作業(yè)，在廣大集裝箱作業(yè)碼頭受到廣泛使用。

龍門吊的作業(yè)流程為：吊具從最高位置下放到拖車所拉的集裝箱箱面，抓取集裝箱，升到最高位置，移動小車到堆場指定位置，把集裝箱下放到指定位置，吊具升到最高位置，小車退回拖車所在行，完成一個作業(yè)周期。在整個過程中，在吊具提升和小車移動過程中需要消耗外部能量，在吊具下放和小車制動過程產(chǎn)生再生制動能量，此部分能量目前的處理方式主要是通過能耗電阻消耗掉，白白浪費掉。按照能量守恒，理論上整個作業(yè)過程所需要消耗的能量只需要目前所消耗能量的20％。也就意味著目前有80％的能量是白白浪費了，這些包括了：吊具下放過程中和小車制動過程產(chǎn)生的消耗在能耗電阻上的制動能量，以及能量轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的消耗等等。

目前大部分港口輪胎式集裝箱起重機采用的是共直流母排的變頻控制系統(tǒng)。交流電機工作在發(fā)電狀態(tài)時，電能回饋直流母線，使直流母線電壓升高， 制動單元檢測直流母線電壓，當母線電壓升高到制動單元打開的設(shè)定值時，制動單元打開，電流通過能耗電阻，以熱能的方式消耗再生制動能量，從而使母線電壓保持在正常范圍內(nèi)。電流通過能耗電阻，以熱能的方式消耗能量，非常浪費電能。同時這些發(fā)電機組的能量轉(zhuǎn)換效率低、能耗大、環(huán)保性能差、營運成本高等問題，直接制約了企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。此外，目前還缺少一套混合動力監(jiān)控系統(tǒng)將系統(tǒng)各部分的工作數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行集中管理實現(xiàn)最優(yōu)控制，同時方便用戶檢測和診斷故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)，進而回收起重機再生制動能量，更加節(jié)能和降低排放，同時，方便用戶檢測和診斷系統(tǒng)的故障。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)，其包括有：發(fā)電機組、整流裝置、儲能裝置、逆變電源裝置、變頻器、制動單元和主控單元，其中：所述發(fā)電機組的電流輸出端通過整流裝置分別與儲能裝置、逆變電源裝置、變頻器以及制動單元上的電流輸入端連接；所述逆變電源裝置的電流輸出端連接外部輔助裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，為輔助裝置供電；所述變頻器的電流輸出端連接動力裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，為動力裝置供電；所述制動單元的電流輸出端連接能耗電阻；所述主控單元用于采集發(fā)電機組、整流裝置、逆變電源裝置以及儲能裝置的狀態(tài)信息，并根據(jù)儲能裝置的實時容量，控制發(fā)電機組的工作狀態(tài)以供儲能裝置補充能量。

優(yōu)選地，所述主控單元包括有中央控制器以及與中央控制器連接的機組控制器，其中：所述機組控制器與發(fā)電機組連接，機組控制器用于采集發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)和故障信息，并控制發(fā)電機組進行停機和開機操作；所述中央控制器與機組控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，通過機組控制器控制發(fā)電機組進行停機和開機操作；所述中央控制器與整流裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集整流裝置上的運行數(shù)據(jù)和故障信息，并用于設(shè)定整流裝置的輸出功率值；所述中央控制器與儲能裝置和逆變電源裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集儲能裝置和逆變電源裝置上的運行數(shù)據(jù)和故障信息。

優(yōu)選地，所述中央控制器通過RS485電纜或CAN總線與機組控制器進行通訊。

優(yōu)選地，還包括網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，所述中央控制器通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與遠程服務(wù)器通訊連接，所述中央控制器與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，將系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和故障信息通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程服務(wù)器進行存儲。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或者WIFI網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器通訊連接。

優(yōu)選地，所述動力裝置包括起升機構(gòu)和拖車機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述儲能裝置為鎳氫電池裝置。

本發(fā)明公開的用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)，其在實際應(yīng)用中能夠為起重機提供能量，對能量進行儲存和釋放，減少以熱能的方式消耗再生制動能量，更加節(jié)能，同時能夠降低發(fā)電機組容量，起到節(jié)能減排的效果。同時，本發(fā)明利用主控單元獲取發(fā)電機組、整流裝置、逆變電源裝置以及儲能裝置的狀態(tài)信息，并根據(jù)儲能裝置的實時容量，控制發(fā)電機組為其補充能量，保證起重機的正常工作，方便用戶檢測和診斷系統(tǒng)的故障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)的組成框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細的描述。

本發(fā)明公開了一種用于起重機的增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)，如圖1所示，其包括有：發(fā)電機組7、整流裝置3、儲能裝置4、逆變電源裝置5、變頻器6、制動單元13和主控單元100，其中：

所述發(fā)電機組7的電流輸出端通過整流裝置3分別與儲能裝置4、逆變電源裝置5、變頻器6以及制動單元13上的電流輸入端連接；

所述逆變電源裝置5的電流輸出端連接外部輔助裝置9，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，為輔助裝置9供電；

所述變頻器6的電流輸出端連接動力裝置8，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，為動力裝置8供電；

所述制動單元13的電流輸出端連接能耗電阻14；

所述主控單元100用于采集發(fā)電機組7、整流裝置3、逆變電源裝置5以及儲能裝置4的狀態(tài)信息，并根據(jù)儲能裝置4的實時容量，控制發(fā)電機組7的工作狀態(tài)以供儲能裝置4補充能量。

上述增程式節(jié)能型混合電力系統(tǒng)中，當起重機正常工作時，儲能裝置3輸出的直流電源通過變頻器5轉(zhuǎn)換為頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，用于外部輔助裝置7供電；

當動力裝置8進行制動時，比如起升機構(gòu)下降時或者大車機構(gòu)、小車機構(gòu)制 動時，起升機構(gòu)下降時或者拖車機構(gòu)中的電動機所發(fā)出的電能回饋到直流母線上，使母線電壓升高，儲能裝置3進行充電儲能；當檢測到儲能裝置3已充滿時或者母線電壓升高達到設(shè)定的閥值時，制動單元13打開能耗電阻14，消耗多余的能量；

當起重機啟動或者提升大負載時，儲能裝置3提供能量輸出，當儲能裝置3電池容量達到設(shè)定的低容量閥值時，柴油發(fā)電機組1啟動，通過可控整流裝置2控制柴油發(fā)電機組1以最節(jié)能的功率輸出來給儲能電池補充能量；當儲能裝置3容量達到設(shè)定的滿容量閥值時，柴油發(fā)電機組1停機。因此，本發(fā)明采用儲能裝置對能量進行儲存和釋放，減少以熱能的方式消耗再生制動能量，更加節(jié)能。

此外，在所述主控單元100的作用下，可以及時采集發(fā)電機組7、整流裝置3、逆變電源裝置5以及儲能裝置4的狀態(tài)信息，并根據(jù)儲能裝置4的實時容量，控制發(fā)電機組7的工作狀態(tài)以供儲能裝置4補充能量，進而保證起重機的正常工作，方便用戶檢測和診斷系統(tǒng)的故障。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述主控單元100包括有中央控制器1以及與中央控制器1連接的機組控制器2，其中：

所述機組控制器2與發(fā)電機組7連接，機組控制器2用于采集發(fā)電機組7的運行數(shù)據(jù)和故障信息，并控制發(fā)電機組7進行停機和開機操作；

所述中央控制器1與機組控制器2實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，通過機組控制器2控制發(fā)電機組7進行停機和開機操作；

所述中央控制器1與整流裝置3實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集整流裝置3上的運行數(shù)據(jù)和故障信息，并用于設(shè)定整流裝置3的輸出功率值；

所述中央控制器1與儲能裝置4和逆變電源裝置5實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集儲能裝置4和逆變電源裝置5上的運行數(shù)據(jù)和故障信息。

進一步地，所述中央控制器1通過RS485電纜或CAN總線與機組控制器2進行通訊。

本實施例中，所述主控單元100還包括網(wǎng)絡(luò)通訊模塊10，所述中央控制器1通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊10與遠程服務(wù)器11通訊連接，所述中央控制器1與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊10實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，將系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和故障信息通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程服務(wù)器11進行存儲。其中，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊10通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或者WIFI網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器11通訊連接。

系統(tǒng)運行時可以通過操作中央控制器1上的顯示觸摸屏查看系統(tǒng)各部件的運行參數(shù)和故障信息；整個混合動力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和故障信息采用網(wǎng)絡(luò)通訊模塊10通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上傳到遠程服務(wù)器11進行存儲，用戶通過手機客戶端12和網(wǎng)頁客戶端都可以通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器存儲的數(shù)據(jù)信息進行提取和收集，方便用戶檢測和診斷系統(tǒng)的故障。

進一步地，所述動力裝置8包括起升機構(gòu)和拖車機構(gòu)。

實際應(yīng)用中，所述儲能裝置4為鎳氫電池裝置，該儲能裝置4具有大電流充電和放電特點，可以滿足起升機構(gòu)吊重載上升過程及各機構(gòu)突然加速時的突加功率需求，以及能量回饋時大電流充電要求。

綜上所述，利用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠為起重機提供能量，對能量進行儲存和釋放，減少以熱能的方式消耗再生制動能量，更加節(jié)能，同時能夠降低發(fā)電機組容量，起到節(jié)能減排的效果。此外，用戶通過手機客戶端12和網(wǎng)頁客戶端都可以通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器存儲的數(shù)據(jù)信息進行提取和收集，方便用戶檢測和診斷系統(tǒng)的故障，使得本發(fā)明在實際應(yīng)用中更具智能化和人性化。

以上所述只是本發(fā)明較佳的實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護的范 圍內(nèi)。