CN114362304A - 煤矿井下微电网系统 - Google Patents

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CN114362304A CN202111660591.1A CN202111660591A CN114362304A CN 114362304 A CN114362304 A CN 114362304A CN 202111660591 A CN202111660591 A CN 202111660591A CN 114362304 A CN114362304 A CN 114362304A
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李起伟
邵甜甜
陈伟
付元
苗可彬
陈浩
吴文臻
孟庆勇
华东
戴万波
张子良
王子龙
张健
龙秉政
史慧文
韩阳
尹振豫
李泽芳
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CCTEG China Coal Research Institute
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    • Y04S20/20End-user application control systems

Abstract

本申请提出一种煤矿井下微电网系统,其中,该系统包括:多个电源箱,以及与多个电源箱的交流输出均连接的交流负载,其中,每个电源箱均包括控制核心模块、电池组、逆变器,控制核心模块分别与逆变器和电池组连接,用于控制电池组进行放电,以及控制逆变器进行转换直流电压并输出,电池组的输出侧与逆变器的输入侧连接,用于将电池组内的直流电压传输到逆变器,逆变器,用于将电池组输入的直流电压转换为交流电压并输出,由此,基于多个电源箱并联以得到煤矿井下微电网系统,对交流负载进行供电,实现了备用电源的扩容,延长了备用电源的续航时间,并可实现带载更大功率以及更多设备的目的。

Description

煤矿井下微电网系统
技术领域
本申请涉及矿用电源设备领域,尤其涉及一种煤矿井下微电网系统。
背景技术
目前,以磷酸铁锂电池作为储能系统的大容的隔爆型锂离子蓄电池电源在煤矿井下的应用愈加普遍。通常该电源为煤矿井下供电,然而,在该电源在现场使用中,可能存在一些带载更多或更大功率的负载设备,如何为该负载设备供电是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提出一种煤矿井下微电网系统、方法、电子设备和存储介质。
本申请第一方面实施例提出了一种煤矿井下微电网系统,所述煤矿井下微电网系统包括多个电源箱,多个所述电源箱的交流输出均与交流负载连接,其中,每个所述电源箱均包括控制核心模块、电池组、逆变器,其中:所述控制核心模块包括数据采集单元,所述控制核心模块分别与所述逆变器和所述电池组连接,用于获取数据采集单元采集的所述逆变器和所述电池组的状态数据,控制所述电池组进行放电,以及控制所述逆变器进行转换直流电压并输出;所述电池组的输出侧与所述逆变器的输入侧连接,用于将所述电池组内的直流电压传输到所述逆变器;所述逆变器,用于将所述电池组输入的直流电压转换为交流电压并输出。
在本申请的一个实施例中,所述煤矿井下微电网系统还包括井下人机交互单元,其中:所述井下人机交互单元,分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接,用于控制并查看多个所述电源箱各自对应的状态信息。
在本申请的一个实施例中,所述煤矿井下微电网系统还包括井上人机交互单元,其中:所述井上人机交互单元,分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接,用于控制并查看多个所述电源箱各自对应的状态信息。
在本申请的一个实施例中,所述井上人机交互单元通过光纤分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接。
在本申请的一个实施例中,所述多个电源箱的控制核心模块之间通过CAN通信单元进行通信,其中:所述CAN通信单元,用于所述多个控制核心模块中数据采集单元采集到的多个逆变器的状态数据的传输。
在本申请的一个实施例中,所述逆变器还包括逆变器交流并联单元,其中:所述控制核心模块,还用于在所述多个逆变器的电流不相同的情况下,从多个所述逆变器中确定出不相同电流对应的目标逆变器,并控制所述目标逆变器中的逆变器交流并联单元对所述目标逆变器的电流进行调控,以使得所述多个逆变器的电流保持相同。
在本申请的一个实施例中,所述煤矿井下微电网系统还包括井下微电网,其中,所述逆变器还包括旁路单元,其中:所述井下微电网与所述多个逆变器中的旁路单元与连接,用于通过所述井下微电网为逆变器提供交流电压,且通过所述逆变器对所述电池组进行充电。
本申请提出一种煤矿井下微电网系统,其中,该系统包括:多个电源箱,以及与多个电源箱的交流输出均连接的交流负载,其中,每个电源箱均包括控制核心模块、电池组、逆变器,控制核心模块分别与逆变器和电池组连接,用于控制电池组进行放电,以及控制逆变器进行转换直流电压并输出,电池组的输出侧与逆变器的输入侧连接,用于将电池组内的直流电压传输到逆变器,逆变器,用于将电池组输入的直流电压转换为交流电压并输出,由此,基于多个电源箱并联以得到煤矿井下微电网系统,对交流负载进行供电,实现了备用电源的扩容,延长了备用电源的续航时间,并可实现带载更大功率以及更多设备的目的。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说明。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请一个实施例的煤矿井下微电网系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的煤矿井下微电网系统。
图1是本申请一个实施例的煤矿井下微电网系统的结构示意图。
如图1所示,本申请实施例的煤矿井下微电网系统,包括:多个电源箱,多个电源箱的交流输出均与交流负载104连接,其中,每个电源箱均包括控制核心模块101、电池组102、逆变器103,其中:
在一些实施例中,上述电源箱中的电池组102可以为以磷酸铁锂电池,但不仅限于此,该实施例对此不做具体限定。
在一些实施例中,为了提高使用的安全性,上述电池箱的箱体可以为防爆箱体。
在一些实施例中,控制核心模块101包括数据采集单元(图中未示出),控制核心模块101分别与逆变器103和电池组102连接,用于获取数据采集单元采集的逆变器103和电池组102的状态数据,控制电池组102进行放电,以及控制逆变器103进行转换直流电压并输出。
具体地,数据采集单元可以安装在控制核心模块101的内部,通过数据采集单元采集逆变器103和电池组102的电量信号,以传送到控制核心模块101,进而控制电池组102进行放电,以及控制逆变器103进行转换直流电压并输出。
在另一些实施例中,数据采集单元采集的逆变器103的状态数据可以包括,电池单体电压、电池单体温度、电池组电压、电池组充放电电流,但不仅限于此。
在一些实施例中,数据采集单元采集的逆变器103的状态数据可以包括逆变器逆变电压、逆变器交流电压、逆变器电流以及逆变器状态,但不仅限于此。
在一些实施例中,电池组102可以为一种能量转化与储存的装置,放电时,通过反应将化学能或物理能转化为电能。
具体地,电池组102的输出侧与逆变器103的输入侧连接,在电池组102放电时,将电池组102内的直流电压传输到逆变器103,以完成放电。
其中,电池组102可以由多个蓄电池以串联或并联方式连接构成,但不仅限于此。
在一些实施例中,逆变器103可以是把电池电能转变成定频定压交流电的转换器,其中,上述逆变器103可以是由高频晶体管开关、输出隔离变压器和交流滤波器组成。
具体地,逆变器103,将电池组102输入的直流电压转换为交流电压并输出到交流负载104,其中,高频晶体管元件的开关频率可以提高到兆赫(Mega Hertz,MHz)级,由此,使电池组102及逆变器103的体积、重量减小,减小各电池组102及逆变器103功率开关器件之间的电流应力和承受的反向峰值电压,以提高煤矿井下微电网系统的可靠性。
在一些实施例中,如图1所示,煤矿井下微电网系统还包括井下人机交互单元105,其中:
井下人机交互单元105,分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接,用于控制并查看多个电源箱各自对应的状态信息。
其中,上述井下人机交互单元106可以通过有线或者无线的方式与分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接。
在一些示例性的实施方式中,井下人机交互单元106可以通过通信线分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接,但不仅限于此。具体地,井上人机交互单元106通过通信线以控制电源箱的工作状态,并监控电源箱中电池组102的工作状态以及逆变器103的电压、电流数据,但不仅限于此。
在一些实施例中,如图1所示,煤矿井下微电网系统还包括井上人机交互单元106,其中:
井上人机交互单元106,分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接,用于控制并查看多个电源箱各自对应的状态信息。
其中,上述井上人机交互单元106可以通过有线或者无线的方式与分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接。
在一些示例性的实施方式中,井上人机交互单元106可以通过光纤与分别与多个电源箱中各自对应的控制核心模块101连接,但不仅限于此。具体地,上人机交互单元106通过光纤以控制电源箱的工作状态,并监控电源箱中电池组102的工作状态以及逆变器103的电压、电流数据,但不仅限于此。
在一些实施例中,如图1所示,多个电源箱的控制核心模块101之间通过CAN通信单元进行通信,其中:
其中,CAN通信单元,可以用于多个控制核心模块101中数据采集单元采集到的多个逆变器103的状态数据中电压、电流数据的传输,并将多个逆变器103的电流进行差异对比,以确定出与其他逆变器103的电流不相同的异常电流,并将该异常电流传输到与该异常电流对应的控制核心模块101,以调整该异常电流,从而维护系统的稳定。
在一些实施例中,逆变器103还包括逆变器交流并联单元(图中未示出),其中:
控制核心模块101,还用于在多个逆变器103的电流不相同的情况下,从多个逆变器103中确定出不相同电流对应的目标逆变器,并控制目标逆变器中的逆变器交流并联单元对目标逆变器的电流进行调控,以使得多个逆变器103的电流保持相同,由此,基于逆变器103中的逆变器交流变脸单元对逆变器103的电流进行调控,在扩充储备电池容量的同时,维持电流的稳定,从而保障煤矿井下微电网系统的稳定。
其中,上述逆变器103可以为旁路逆变器,但不仅限于此。
在一些实施例中,煤矿井下微电网系统还包括井下微电网107,其中,逆变器103还包括旁路单元(图中未示出),其中:
井下微电网107与多个逆变器103中的旁路单元连接,用于通过井下微电网107为逆变器103提供交流电压,且通过逆变器对电池组102进行充电。
其中,井下微电网107为逆变器103提供交流电压的示例过程为,在电池组102不够放电,或电池组102欠压的情况下,则通过井下微电网107为逆变器103提供交流电压,同时还通过逆变器103中对电池组102进行充电,从而维持系统的持续供电,保障系统的稳定性。
在另一些实施例中,在井下微电网107未工作,且电池组102工作的情况下,将电池组102的直流电输入到逆变器103中,逆变器103把直流电压转换成交流电压,并通过逆变并联单元将交流并联输出,对交流负载104进行供电。
基于上述实施例,本申请提出一种煤矿井下微电网系统,通过将多个电源箱并联,实现备用电源的扩容,再通过控制核心模块101对逆变器103的电流进行调控,由此,采用并联结构可使多台电源箱均分负载电流,例如,若多台电源箱为5台,将5台电源箱逆变输出进行并联,如果1台电源损坏,剩余4台继续向负载提供100%电流,每台均分电流变为1/4,继续向负荷提供可靠的电源,从而扩大该煤矿井下微电网的储能容量,提高煤矿井下微电网系统的供电灵活性。
综上,本申请提出一种煤矿井下微电网系统,其中,该系统包括:多个电源箱,以及与多个电源箱的交流输出均连接的交流负载,其中,每个电源箱均包括控制核心模块、电池组、逆变器,控制核心模块分别与逆变器和电池组连接,用于控制电池组进行放电,以及控制逆变器进行转换直流电压并输出,电池组的输出侧与逆变器的输入侧连接,用于将电池组内的直流电压传输到逆变器,逆变器,用于将电池组输入的直流电压转换为交流电压并输出,由此,基于多个电源箱并联以得到煤矿井下微电网系统,对交流负载进行供电,实现了备用电源的扩容,延长了备用电源的续航时间,并可实现带载更大功率以及更多设备的目的。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述煤矿井下微电网系统包括多个电源箱,多个所述电源箱的交流输出均与交流负载连接,其中,每个所述电源箱均包括控制核心模块、电池组、逆变器,其中:
所述控制核心模块包括数据采集单元,所述控制核心模块分别与所述逆变器和所述电池组连接,用于获取数据采集单元采集的所述逆变器和所述电池组的状态数据,控制所述电池组进行放电,以及控制所述逆变器进行转换直流电压并输出;
所述电池组的输出侧与所述逆变器的输入侧连接,用于将所述电池组内的直流电压传输到所述逆变器;
所述逆变器,用于将所述电池组输入的直流电压转换为交流电压并输出。
2.如权利要求1所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述煤矿井下微电网系统还包括井下人机交互单元,其中:
所述井下人机交互单元,分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接,用于控制并查看多个所述电源箱各自对应的状态信息。
3.如权利要求1所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述煤矿井下微电网系统还包括井上人机交互单元,其中:
所述井上人机交互单元,分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接,用于控制并查看多个所述电源箱各自对应的状态信息。
4.如权利要求3所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述井上人机交互单元通过光纤分别与多个所述电源箱中各自对应的控制核心模块连接。
5.如权利要求1所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述多个电源箱的控制核心模块之间通过CAN通信单元进行通信,其中:
所述CAN通信单元,用于所述多个控制核心模块中数据采集单元采集到的多个逆变器的状态数据的传输。
6.如权利要求5所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述逆变器还包括逆变器交流并联单元,其中:
所述控制核心模块,还用于在所述多个逆变器的电流不相同的情况下,从多个所述逆变器中确定出不相同电流对应的目标逆变器,并控制所述目标逆变器中的逆变器交流并联单元对所述目标逆变器的电流进行调控,以使得所述多个逆变器的电流保持相同。
7.如权利要求6所述的煤矿井下微电网系统,其特征在于,所述煤矿井下微电网系统还包括井下微电网,其中,所述逆变器还包括旁路单元,其中:
所述井下微电网与所述多个逆变器中的旁路单元与连接,用于通过所述井下微电网为逆变器提供交流电压,且通过所述逆变器对所述电池组进行充电。
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