CN201726136U - 调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统 - Google Patents

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郑坚炼
余咏辉
彭润钦
邹来
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Abstract

本实用新型公开了一种调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，包括发电机组和龙门吊，所述发电机组和龙门吊之间串接有整流器和逆变器，所述整流器和逆变器之间由直流母线电连接，直流母线上并联有具有储能功能的储能元件和具有消耗多余能量的耗能电阻，所述龙门吊电连接有龙门吊控制装置，该龙门吊控制装置电连接有电源管理系统，电源管理系统分别与发电机组和储能元件电连接。本实用新型具有在各种工作状态下都能使发电机组和储能元件有机结合，从而达到节能、节油的效果。

Description

调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种中央控制器，尤其是涉及一种采用混合动力的龙门吊系统中调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统。
背景技术
在能源形势日趋严峻的今天，节能减排已经成为社会和企业共同关注的话题。因为它不仅能够减少社会的能源损耗，减轻环境的负担，而且能够增加企业的经济效益。港口作为一个大的能耗企业，节能减排是势在必行。
作为港口一大能耗设备——龙门吊，为了保持其工作的机动性，目前大部分龙门吊都采用独立柴油机发电机组为其动力源。由于集装箱龙门吊工作的特殊性，为了满足其额定负载需求，需要匹配一台功率440kW的柴油机发电机组，而所处理的每个集装箱重量都不一致，而且很多时候设备工作在等待状态，而大功率的柴油机发电机组一直工作全速状态，处理单位箱量的平均油耗超过2L/Move，而真正用于处理集装箱的油耗并不高，很大一部分燃油消耗在柴油机待机或“大马拉小车”上。在目前各港口采取多种措施节能减排，如改造现有设备，采用电网供电，混合动力，降频，变速速柴油发电机组等等。这些措施都取得了显著的节油效果，电网供电几乎可以不使用柴油发电机组，直接用电网电源。但是为了港口堆场操作设备的机动性和灵活性，混合动力的龙门吊也占到了一定比例。目前采用混合动力的龙门吊(如锂电池，飞轮，镍氢电池以及超级电容等)最大节油率达到了50％左右，针对混合动力系统龙门吊在龙门吊操作系统，储能元件，柴油发电机组三者相对独立工作的现状，如何使三者相互配合，实现最优控制，从而达到更高的节油率的研究有现实的经济利益和环保意义。
发明内容
针对以上提出的问题，本实用新型目的在于提供一种采用混合动力的龙门吊系统中调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统。
本实用新型通过以下技术措施实现的，一种调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，包括发电机组和龙门吊，所述发电机组和龙门吊之间串接有整流器和逆变器，该整流器能将发电机组发出的三相交流电转换为直流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的逆变器，该逆变器将直流电源装换为频率可调的交流电源，用于驱动龙门吊中动力机构，所述整流器和逆变器之间由直流母线电连接，直流母线上并联有具有储能功能的储能元件和具有消耗多余能量的耗能电阻，所述龙门吊电连接有龙门吊控制装置，该龙门吊控制装置电连接有电源管理系统(Power Manage System，简称：PMS)，电源管理系统分别与发电机组和储能元件电连接。
其中的储能元件优选储能飞轮、锂电池，镍氢电池、超级电容中的任意一种或几种的组合；
其中发电机组优选柴油发电机组；
其中电源管理系统优选单片机系统。
本实用新型的主要功能有：从发电机组的控制器中读取发电机状态信息；从龙门吊控制装置的PLC中读取龙门吊状态信息；从储能元件控制器中读取储能元件的状态信息。根据龙门吊的能量需求和储能元件现有能量状况，经计算处理后，得出最优的储能元件以及发电机组功率分配方案。在保证储能元件能维持整个起吊过程的前提下，优先分配出储能元件的能量参与到作业中去，使发电机组尽可能工作在较小的负载工况下，从而达到节油的目的。根据龙门吊的状态信息判断龙门吊是否需要进入待机状态，发指令给发电机组进入怠速发电状态。
根据龙门吊吊具位置以及储能元件状态信息，在龙门吊待机以及发电机组怠速发电状态时，判断发电机组是否要进入全速状态发电对储能元件进行能量补充，以保证龙门吊从待机进入工作状态，发电机组在怠速发电进入全速发电状态过程所需的峰值能量需求，让龙门吊操作员实现无差异操作(即操作员不需要等待发电机组进入全速后再操作，与没有节能系统一样)。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
一种调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，包括柴油发电机组1和龙门吊7，所述柴油发电机组1和龙门吊7之间串接有整流器2和逆变器6，该整流器2能将柴油发电机组1发出的三相交流电转换为直流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的逆变器6，该逆变器6将直流电源装换为频率可调的交流电源，用于驱动龙门吊7中的动力机构，所述整流器2和逆变器6之间由直流母线4电连接，直流母线4上并联有具有储能功能的储能飞轮3和具有消耗多余能量的耗能电阻5，所述龙门吊7电连接有龙门吊控制装置9，该龙门吊控制装置9电连接有单片机电源管理系统8，单片机电源管理系统8分别与柴油发电机组1和储能飞轮3电连接。
以上是对本实用新型调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统方式进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，包括发电机组和龙门吊，其特征在于：所述发电机组和龙门吊之间串接有整流器和逆变器，该整流器能将发电机组发出的三相交流电转换为直流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的逆变器，该逆变器将直流电源装换为频率可调的交流电源，用于驱动龙门吊中动力机构，所述整流器和逆变器之间由直流母线电连接，直流母线上并联有具有储能功能的储能元件和具有消耗多余能量的耗能电阻，所述龙门吊电连接有龙门吊控制装置，该龙门吊控制装置电连接有电源管理系统，电源管理系分别与发电机组和储能元件电连接。
2.根据权利要求1所述的调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，其特征在于：所述储能元件为储能飞轮、锂电池，镍氢电池、超级电容中的任意一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，其特征在于：所述发电机组为柴油发电机组。
4.根据权利要求1所述的调节发电机组和储能元件输出的中央控制系统，其特征在于：所述电源管理系统为单片机系统。
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