[发明专利]一种变速变频节能型发配电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速变频节能型发配电装置。

背景技术

在现代化集装箱港口等堆垛、装卸作业生产场所，专业化轮胎式集装箱龙门起重机（简称RTG），以其灵活性高、机动性强、作业效率高、适合大堆场作业等优势而成为了集装箱专业化码头堆场的主力吊装设备, 已得到非常广泛地应用。

由于集装箱装卸作业需要频繁地起降、启动和制动，负荷变化幅度通常比较大，传统RTG设备的发电机组容量需要比整机的静态功率大一倍，能量不能充分利用，其“猛喝油”的现象不仅增加了油耗和运营成本，还造成严重的环境污染(冒黑烟)，改造任务重。

如何降低RTG的能耗和运行成本，降低柴油发动机的排放，充分发挥RTG作为流动式设备的优势，是国内外各港口企业、港口设备科研单位共同关注和研究的课题。

现在RTG设备发配电的改造一般采用“油改电”技术、超级电容储能技术、发电机调速控制技术，但在耗能、排放和污染、效率等方面各存在相应的问题，如：油改电技术的RTG存在灵活性和机动性差、工作效率低的缺点，发电机调速控制技术存在输出电压不恒定的缺点，节能改造需求量依然非常大。长期以来没有很好的节能改造方案，已经直接影响到我国乃至全球集装箱码头的健康可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变速变频节能型发配电装置，应用综合管理、变速恒压发电、超级电容储能、可逆直交变频等核心技术解决传统RTG设备的柴油发电机组功耗大、运行成本高、环境污染大的缺点；克服国内外现有采用油改电技术RTG的灵活性和机动性差、工作效率低的缺点，以及发电机调速节能技术的发电机组输出电压不恒定的缺点，使RTG发配电系统燃油消耗比传统发电方式下降40-70%，成为RTG设备发配电系统跳跃性改进的技术。

本发明是这样来实现的，它包括综合管理器、变速恒压柴油发电机组、整流电路、公共直流器、可逆直交变频器、储能单元、信号检测采集器，其特征是综合管理器分别连接信号检测采集器和变速恒压柴油发电机组，变速恒压柴油发电机组连接整流电路，整流电路连接公共直流器，公共直流器分别连接信号检测采集器、储能单元和可逆直交变频器。

所述综合管理器包括A/D、PLC单元、PID和D/A，所述A/D、PLC单元、PID和D/A依次连接；所述变速恒压柴油发电机组包括柴油发动机、变频恒压发电机、自动电压调节器、电子调速器和控制器，所述控制器连接柴油发动机，柴油发动机分别连接电子调速器和变频恒压发电机，变频恒压发电机连接自动电压调节器；所述公共直流器包括公共直流母线和直流分路器组，所述公共直流母线连接直流分路器组；所述可逆直交变频器包括直流/交流逆变器、交流变频器Ⅰ、交流变频器Ⅱ、交流/直流变换器和直流/交流变换器组，所述直流/交流逆变器连接交流变频器Ⅰ，交流/直流变换器连接交流变频器Ⅱ，所述直流/交流变换器组单独封装在可逆直交变频器内；同时D/A分别连接电子调速器和自动电压调节器，变频恒压发电机连接整流电路，整流电路连接公共直流母线，公共直流母线和直流分路器组分别连接信号检测采集器，直流分路器组还分别连接储能单元、直流/交流变换器组、交流/直流变换器和直流/交流逆变器，信号检测采集器连接A/D。

本系统整体采用变速恒压发电、交直交转换、变频实现起重电动机工作过程中所需电能的发生，起重电动机下降产生的电能经变频、交直转换接入公共直流系统，公共直流同时还接入了储能系统。综合管理系统对各个工作进程分别进行管理，并对整个系统的发电和用电过程进行检测，通过综合功率管理算法，合理地控制柴油发电机组启停、储能系统的充放电，从而实现节能。

通过综合管理器，检测系统负载状态，并以此为依据控制系统运行状态：

当检测到起重设备上升时，通过系统控制发电机组和超级电容向负载输出电能，为使发电机组输出功率最大，系统同时控制其转速上升至额定转速，并控制发电机组和电容器按照设定比例输出电能供负载使用。

当检测到起重设备下降时，起重电动机在重物的位势负载作用下转为发电机组状态运行，发出的电能通过变频系统逆变为直流输送至公共直流系统，贮存到储能系统的超级电容中，回收电能。此时，系统控制发电机组处于空载状态使其不输出功率，从而达到节能。