一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變流器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，設(shè)及一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū) 動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國(guó)管輸天然氣的輸送，主要采用的是高壓管輸?shù)姆绞?。在輸送過(guò)程中需 要為天然氣施加很高的壓力，該其中蘊(yùn)含著巨大的壓力能量，該部分能量在經(jīng)調(diào)壓站調(diào)壓 后大量流失。發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210459706. 5和實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?01220602987. 0的 壓力驅(qū)動(dòng)器，利用壓力管道內(nèi)被控介質(zhì)（天然氣、壓縮氣、水或其它非腐蝕性流體）的流動(dòng) 壓力能作為動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電。此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出的交流電不能直接接入負(fù) 載使用，需要一個(gè)變流系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出的交流電進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換及處理才能接入負(fù)載。離 網(wǎng)系統(tǒng)需要引入儲(chǔ)能模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能量平衡管理。在論文（廖志凌，阮新波.獨(dú)立光伏 發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制策略[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2009(21):46-51.)中提出的能量管 理控制策略維持了直流母線電壓的穩(wěn)定，通過(guò)蓄電池儲(chǔ)能單元的補(bǔ)充與吸收來(lái)彌補(bǔ)太陽(yáng)能 光伏電池輸出功率與實(shí)際負(fù)載消耗功率的差額，但是蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)增加，減小 了蓄電池的使用壽命。由于太陽(yáng)能光伏電池的輸出功率隨著光照變化是不穩(wěn)定的，而壓力 驅(qū)動(dòng)發(fā)電的輸出功率是恒定的，該種能量管理控制策略不能應(yīng)用于本供電裝置中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器 的獨(dú)立供電裝置，對(duì)通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)發(fā)電產(chǎn)生的交流電進(jìn)行處理，并提出一種能量平衡控制 策略實(shí)現(xiàn)供電裝置輸入輸出的能量平衡。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝 置，其特征在于，包括：
[0005] -管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器，利用壓力輸送管道內(nèi)被控介質(zhì)的流動(dòng)壓力能，將未 利用的流動(dòng)壓力能作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行；
[0006] -發(fā)電機(jī)，由管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電能，且發(fā)電機(jī) 的輸出功率是恒定的；
[0007] - =相不可控整流電路，其輸入端與發(fā)電機(jī)的輸出端連接，輸出端與直流母線電 容連接；=相不可控整流電路將發(fā)電機(jī)輸出的=相交流電整流處理成直流電，通過(guò)向直流 母線電容充電來(lái)存儲(chǔ)電能，W供后級(jí)電路使用；
[0008] -雙向Buck/Boost變換器，在Buck方向的輸出端與蓄電池組連接，在Boost方向 的輸出端與直流母線電容連接；雙向Buck/Boost變換器作為直流母線電容與蓄電池組的 能量傳輸橋梁，當(dāng)蓄電池組電量不足時(shí)，供電裝置通過(guò)雙向Buck/Boost變換器的Buck方向 向蓄電池組充電；當(dāng)供電裝置啟動(dòng)時(shí)，壓力發(fā)電機(jī)未投入工作或發(fā)生故障，供電裝置通過(guò)雙 向Buck/Boost變換器的Boost方向向直流母線電容充電；
[0009] -S相逆變電路，包括S相半橋逆變電路，LC濾波器和S相變壓器；S相半橋逆 變電路輸入端與直流母線電容連接，并將逆變電路輸入端的直流電逆變處理為=相交流 電，再經(jīng)過(guò)LC濾波器的濾波和S相變壓器的升壓，輸出符號(hào)負(fù)載使用的S相交流電；
[0010] 一蓄電池組，包括充電、放電兩種工作模式；當(dāng)蓄電池組工作在充電模式時(shí)，通過(guò) 雙向Buck/BooSt變換器的Buck方向，利用直流母線電容中緩存的能量向蓄電池組充電；當(dāng) 蓄電池組工作在放電模式時(shí)，通過(guò)雙向Buck/Boost變換器的Boost方向，利用蓄電池組存 儲(chǔ)的能量為直流母線電容充電，再通過(guò)=相逆變電路為負(fù)載供電；
[0011] 一主控制器，與負(fù)載和PWM驅(qū)動(dòng)模塊相連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)載功率，并根據(jù)負(fù)載 功率的變化，生成控制信號(hào)來(lái)啟動(dòng)PWM驅(qū)動(dòng)模塊；
[0012] 一PWM驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收主控制器發(fā)送的控制信號(hào)，并根據(jù)該控制信號(hào)生成PWM 控制信號(hào)，發(fā)送給能量平衡電阻組；
[0013] 一能量平衡電阻組，與發(fā)電機(jī)的輸出端連接；根據(jù)PWM驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送的PWM控制信 號(hào)，將能量平衡電阻組斷開(kāi)或接入到發(fā)電機(jī)，從而保持供電裝置的功率平衡。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明目的是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[0015] 本發(fā)明一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置，通過(guò)利用高壓管輸流 動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)壓力能來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)W恒定輸出功率工作，后級(jí)接入整流模塊，逆變模塊，儲(chǔ) 能模塊W及能量平衡電阻組模塊。供電裝置啟動(dòng)后，當(dāng)儲(chǔ)能模塊能量不足時(shí)可W利用儲(chǔ)能 模塊來(lái)保證系統(tǒng)的功率平衡；當(dāng)儲(chǔ)能模塊能量充滿，供電裝置需要利用能量平衡電阻組的 投切來(lái)維持系統(tǒng)的輸入、輸出功率匹配，保證離網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0016] 同時(shí)，本發(fā)明基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置還具有W下有益效 果：
[0017] (1)、本發(fā)明能夠?qū)Υ罅苛魇У墓茌攭毫δ苓M(jìn)行回收利用；
[001引 （2)、本發(fā)明通過(guò)配備蓄電池組來(lái)充電儲(chǔ)能模塊，該樣可W保證供電裝置能夠自啟 動(dòng)；
[0019] (3)、通過(guò)控制信號(hào)對(duì)能量平衡電阻組進(jìn)行投化W維持供電裝置的輸入輸出的功 率平衡，解決離網(wǎng)系統(tǒng)工作時(shí)的能量不平衡的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明提供的供電裝置在啟動(dòng)過(guò)程時(shí)的仿真圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明提供的供電裝置在運(yùn)行過(guò)程中能量平衡控制仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，W便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在W下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，該些描述在該里將被忽略。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 圖1是本發(fā)明基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供電裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種基于管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立供 電裝置，包括：
[0027] 管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器，利用壓力輸送管道內(nèi)被控介質(zhì)的流動(dòng)壓力能，將未利 用的流動(dòng)壓力能作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行；
[0028] 發(fā)電機(jī)由管輸流動(dòng)介質(zhì)壓力驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電能，管輸流動(dòng)介質(zhì) 壓力驅(qū)動(dòng)器的輸出壓力是恒定的，因此發(fā)電機(jī)的輸出功率為恒定的；
[0029] =相不可控整流電路選用=相橋式結(jié)構(gòu)，其輸入端與壓力發(fā)電機(jī)的輸出端連接， 輸出端與直流母線電容連接；=相不可控整流電路將發(fā)電機(jī)輸出的=相交流電整流處理成 直流電，通過(guò)向直流母線電容充電來(lái)存儲(chǔ)電能，W供后級(jí)電路使用；
[0030] 雙向Buck/Boost變換器，在Buck方向的輸出端與蓄電池組連接，在Boost方向的 輸出端