一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及修井作業(yè)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油田各型作業(yè)機(jī)目前普遍以柴油機(jī)為動(dòng)力，柴油機(jī)工作效率僅為50%左右，不但能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，作業(yè)成本高，而且還存在噪聲污染等一系列環(huán)保問(wèn)題。在當(dāng)前國(guó)家大力推行清潔生產(chǎn)，實(shí)施環(huán)境評(píng)價(jià)的大環(huán)境下，有必要優(yōu)化目前的作業(yè)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，使油田企業(yè)作業(yè)施工環(huán)節(jié)更加節(jié)能環(huán)保。
[0003]目前普遍推行電力驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)。電驅(qū)作業(yè)機(jī)是以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力、模塊化設(shè)計(jì)的新型作業(yè)機(jī)。該作業(yè)機(jī)采用電機(jī)作為動(dòng)力源，根據(jù)修井作業(yè)設(shè)備的技術(shù)要求，有必要將電動(dòng)機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)與作業(yè)操作控制系統(tǒng)有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化及智能自動(dòng)化控制。
[0004]在修井作業(yè)中，無(wú)論是提升作業(yè)還是下放作業(yè)，都需要有被吊物的裝卸時(shí)間。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，修井機(jī)提升和下放作業(yè)時(shí)間與裝卸時(shí)間之比大約是1:2，電機(jī)將有66%左右時(shí)間處于空載或者低功率運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)功率利用率低，需要增加功率補(bǔ)償裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)，利用超級(jí)電容能量管理系統(tǒng)做功率補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)使用小功率的網(wǎng)電帶動(dòng)大功率變頻電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)絞車進(jìn)行修井作業(yè)，配合充電機(jī)完成對(duì)超級(jí)電容器的快速充放電管理。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)，它包括電容管理主板、電容管理從板、由N個(gè)超級(jí)電容模組依次串聯(lián)組成的超級(jí)電容器、雙向DC-DC變換器、電流信號(hào)采集器和充電機(jī)。
[0007]電容管理主板通過(guò)CAN總線與電容管理從板連接，電容管理主板還與上位機(jī)連接，電容管理從板的電流檢測(cè)端與電流信號(hào)采集器的信號(hào)輸出端連接，電流信號(hào)采集器接在超級(jí)電容器的負(fù)極端，電容管理從板的總電壓/絕緣檢測(cè)端與超級(jí)電容器的正極端連接，電容管理從板的電容信息采集端分別通過(guò)N個(gè)信號(hào)端子與N個(gè)超級(jí)電容模組的信號(hào)輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，電容管理從板的變換器控制輸出端與雙向DC-DC變換器的控制輸入端連接，雙向DC-DC變換器的高壓側(cè)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)正極與超級(jí)電容器的正極連接，雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)負(fù)極與超級(jí)電容器的負(fù)極連接。
[0008]充電機(jī)并聯(lián)在超級(jí)電容器的正負(fù)極兩端，充電機(jī)的控制端與電容管理從板的充電機(jī)控制端連接。
[0009]所述的電流信號(hào)采集器為電流傳感器或分流器。
[0010]所述的信號(hào)端子的電壓信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的電壓信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的過(guò)壓信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的過(guò)壓信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的溫度信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的溫度信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的輸出端與電容管理從板的電容信息采集端連接。
[0011]所述的雙向DC-DC變換器包括DC-DC輸出電路，DC-DC輸出電路包括直流輸出電容Cl、預(yù)充電電阻、預(yù)充電繼電器和總正繼電器。
[0012]直流輸出電容Cl的一端分別與雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)正極、預(yù)充電電阻的一端和總正繼電器的一端連接。
[0013]直流輸出電容Cl的另一端與超級(jí)電容器的負(fù)極連接；預(yù)充電電阻的另一端與預(yù)充電繼電器的一端連接，預(yù)充電繼電器的另一端分別與總正繼電器的另一端和超級(jí)電容器的正極連接。
[0014]所述的電容管理主板為EV02B。
[0015]所述的電容管理從板為EV04C。
[0016]所述的超級(jí)電容模組的外殼為鋁合金，超級(jí)電容模組為表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的超級(jí)電容模組。
[0017]它還包括顯示屏，所述的顯示屏與電容管理主板連接。
[0018]所述的顯示屏為觸摸顯示屏。
[0019]所述的充電機(jī)中設(shè)置有防止超級(jí)電容器極性反接的隔離二極管。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]I)本實(shí)用新型提出了一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)，可以控制超級(jí)電容器進(jìn)行快速充放電，通過(guò)電容管理主板、電容管理從板和充電機(jī)可實(shí)現(xiàn)精確的充放電容量設(shè)定，充電機(jī)使得系統(tǒng)具有過(guò)充和過(guò)放電保護(hù)、電容欠壓報(bào)警。
[0022]2)超級(jí)電容器具有功率密度大、具有瞬時(shí)大電流充放電、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是功率補(bǔ)償裝置的合適選擇。
[0023]3)本實(shí)用新型利用超級(jí)電容器為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)做功率補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)使用小功率的網(wǎng)電帶動(dòng)大功率變頻電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)絞車進(jìn)行修井作業(yè)。
[0024]4)當(dāng)修井平臺(tái)需要功率補(bǔ)償時(shí)，如進(jìn)行提升作業(yè)時(shí)，由電容管理從板控制雙向DC/DC變換器為升壓模式，由超級(jí)電容器對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)放電，補(bǔ)充電動(dòng)機(jī)所需功率。當(dāng)修井平臺(tái)處于待機(jī)、制動(dòng)或小功率運(yùn)行時(shí)，如進(jìn)行卸管、下放作業(yè)時(shí)，由電容管理從板控制雙向DC/DC變換器為降壓模式，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行充電，同時(shí)吸收部分制動(dòng)功率。當(dāng)修井平臺(tái)停電時(shí)，超級(jí)電容還可提供一定能量，使修井機(jī)能夠完成提升復(fù)位步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0027]如圖1所示，一種用于修井機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速充放電管理系統(tǒng)，它包括電容管理主板、電容管理從板、由N個(gè)超級(jí)電容模組依次串聯(lián)組成的超級(jí)電容器、雙向DC-DC變換器、電流信號(hào)采集器和充電機(jī)。
[0028]電容管理主板通過(guò)CAN總線與電容管理從板連接，電容管理主板還與上位機(jī)連接，電容管理從板的電流檢測(cè)端與電流信號(hào)采集器的信號(hào)輸出端連接，電流信號(hào)采集器接在超級(jí)電容器的負(fù)極端，電容管理從板的總電壓/絕緣檢測(cè)端與超級(jí)電容器的正極端連接，電容管理從板的電容信息采集端分別通過(guò)N個(gè)信號(hào)端子與N個(gè)超級(jí)電容模組的信號(hào)輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，電容管理從板的變換器控制輸出端與雙向DC-DC變換器的控制輸入端連接，雙向DC-DC變換器的高壓側(cè)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)正極與超級(jí)電容器的正極連接，雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)負(fù)極與超級(jí)電容器的負(fù)極連接。
[0029]充電機(jī)并聯(lián)在超級(jí)電容器的正負(fù)極兩端，充電機(jī)的控制端與電容管理從板的充電機(jī)控制端連接。
[0030]其中，高壓側(cè)電壓為400V?600V，低壓側(cè)電壓為230 V?460V。
[0031]所述的電流信號(hào)采集器為電流傳感器或分流器。
[0032]所述的信號(hào)端子的電壓信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的電壓信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的過(guò)壓信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的過(guò)壓信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的溫度信號(hào)輸入端與超級(jí)電容模組的溫度信號(hào)輸出端連接，信號(hào)端子的輸出端與電容管理從板的電容信息采集端連接。
[0033]所述的雙向DC-DC變換器包括DC-DC輸出電路，DC-DC輸出電路包括直流輸出電容Cl、預(yù)充電電阻、預(yù)充電繼電器和總正繼電器。
[0034]直流輸出電容Cl的一端分別與雙向DC-DC變換器的低壓側(cè)正極、預(yù)充電電阻的一端和總正繼電器的一端連接。
[0035]直流輸出電容Cl的另一端與超級(jí)電容器的負(fù)極連接；預(yù)充電電阻的另一端與預(yù)充電繼電器的一端連接，預(yù)充電繼電器的另一端分別與總正繼電器的另一端和超級(jí)電容器的正極連接。
[0036]所述的電容管理主板為EV02B。
[0037]所述的電容管理從板為EV04C。
[0038]所述的超級(jí)電容模組的外殼為鋁合金，超級(jí)電容模組為表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的超級(jí)電容模組。
[0039]它還包括顯示屏，所述的顯示屏與電容管理主板連接。
[0040]所述的顯不屏為一個(gè)5.6寸觸摸顯不屏。
[0041]所述的充電機(jī)中設(shè)置有防止超級(jí)電容器極性反接的隔離二極管。
[0042]電容管理主板和電容管理從板可安裝于儲(chǔ)能電容機(jī)柜內(nèi)，負(fù)責(zé)對(duì)超級(jí)電容組單元進(jìn)行電壓、溫度、電流、容量等信息的采集，實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析，同時(shí)通過(guò)通訊總線CAN 2.0B與上位機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行優(yōu)化的充放電管理控制。
[0043]當(dāng)雙向DC-DC變換器不支持對(duì)超級(jí)電容器從OV起充時(shí)，此時(shí)超級(jí)電容充電的工作由小功率充電機(jī)完成。
[0044]充電機(jī)可采用規(guī)格為450V/3A的充電機(jī)，若充電機(jī)的默認(rèn)輸出為2A，按照默認(rèn)充電電流2A給超級(jí)電容充電，