[发明专利]一种电动修井机的交流母线电控系统

权利要求书

1.一种电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，所述电动修井机的交流母线电控系统包括：储能电池、双向DC/DC变换器、PWM并网变流器、超级电容、单向DC/DC变换器、变频器、第一测量单元、第二测量单元、控制器、修井机其它负载，其中：

储能电池，连接到第一直流母线上，进行电能的存储和释放；

双向DC/DC变换器，其一端与所述第一直流母线相连，另一端与PWM并网变流器连接，用于进行双向稳压控制；

PWM并网变流器，其一端与双向DC/DC变换器连接，另一端与交流母线相连接，用于进行直流电和交流电的相互转换；其中所述交流母线通过井场变压器连接到10KV电网母线上；

变频器，其一端与所述交流母线相连接，另一端与电动机相连，用于驱动该电动机运行，所述变频器包括整流器和逆变器，所述整流器和逆变器之间的直流母线与第二直流母线相连；

单向DC/DC变换器，连接于所述第一直流母线与所述第二直流母线之间，用于将所述第二直流母线上多余的回馈能量馈送到所述第一直流母线上，给储能电池充电；

超级电容，与所述第二直流母线相连接，用于缓冲电动机回馈到第二直流母线上的电能；

修井机其它负载，连接到所述交流母线上，用于作为修井作业的辅助负载；

第一测量单元，其一端与所述第一直流母线相连接，另一端与控制器相连接，用于将测量的第一直流母线上的参数信号送入控制器，通过采样检测对储能电池进行充电控制、放电控制以及保护控制；

第二测量单元，其一端与第二直流母线相连接，另一端与控制器相连接，用于将测量的第二直流母线上的参数信号送入控制器，通过采样检测对第二直流母线上的能量进行分配，并对变频器进行保护控制；

控制器，用于分别与双向DC/DC变换器、PWM并网变流器、单向DC/DC变换器、第一测量单元、第二测量单元、变频器相连接，对各个部分参数信号进行采样检测，并发出指令信息控制各个部分的运行。

2.如权利要求1所述电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，所述电动修井机的交流母线电控系统，还包括：制动单元、制动电阻，其中：

制动电阻，通过制动单元连接于第二直流母线上；

所述控制器，还用于连接制动单元，当第二直流母线过压时，将制动电阻接入第二直流母线上，通过制动电阻消耗多余能量。

3.如权利要求2所述电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，所述电动修井机处于轻载电动状态时，即当控制器判断变频器输出的负载电流小于或等于井场变压器的最大输出电流时，所述电动修井机负载电动机只由井场变压器供电，同时：

当控制器判断储能电池荷电状态SOC未达到1.0时，将停止储能电池经双向DC/DC变换器和PWM并网变流器向所述电动修井机负载电动机供电，通过PWM并网变流器和双向DC/DC变换器向储能电池充电；

或，当控制器判断储能电池荷电状态SOC达到1.0时，将停止经PWM并网变流器和双向DC/DC变换器向储能电池充电。

4.如权利要求2所述电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，所述电动修井机处于重载电动状态，当控制器判断负载电流大于参考电流时，井场变压器将按照恒功率模式运行，此时井场变压器输出功率为其最大功率：

当控制器判断储能电池电量充足时，将井场变压器与PWM并网变流器和双向DC/DC变换器并联运行为与变频器相连的所述电动修井机负载电动机提供电能，负载功率与井场变压器最大功率之间差值部分由储能电池提供；

或，当控制器判断储能电池电量不足以提供负载功率与井场变压器最大功率之间差值部分时，将停止所述电动修井机作业，井场变压器经PWM并网变流器和双向DC/DC变换器为储能电池进行充电。

5.如权利要求2所述电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，当控制器判断所述电动修井机处于倒发电状态时，通过第二直流母线对超级电容充电：

如果控制器判断储能电池荷电状态SOC未达到1.0，将超级电容通过第二直流母线经单向DC/DC变换器给储能电池充电；

或，如果控制器判断储能电池荷电状态SOC达到1.0，将储能电池经双向DC/DC变换器和PWM并网变流器将倒发电能量回馈电网；

或，如果控制器判断储能电池荷电状态SOC达到1.0且双向DC/DC变换器或PWM并网变流器处于故障状态时，则应激活制动单元将制动电阻进入耗能模式。

6.如权利要求2所述电动修井机的交流母线电控系统，其特征在于，当控制器判断井场变压器的电源系统没电时，所述电动修井机处于孤岛状态：

将通过储能电池经双向DC/DC变换器和PWM并网变流器单独为所述电动修井机其它负载供电；

或，当控制器判断修井机电机处于倒发电状态时，通过第二直流母线对超级电容充电：如果控制器判断储能电池荷电状态SOC未达到1.0，将超级电容通过第二直流母线经单向DC/DC变换器给储能电池充电；或，如果控制器判断储能电池荷电状态SOC达到1.0，将储能电池经双向DC/DC变换器和PWM并网变流器将倒发电能量回馈电网；或，如果控制器判断储能电池荷电状态SOC达到1.0且双向DC/DC变换器或PWM并网变流器处于故障状态时，则应激活制动单元将制动电阻进入耗能模式。