基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池储能装置技术领域，具体而言，涉及基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置。


背景技术：

2.石油钻机绞车不连续使用中存在频繁的冲击载荷导致柴油发电机微电网或工业电网电压波动较大和谐波较高的问题，以及绞车下放的过程中产生的制动能量通过制动电阻消耗而浪费。
3.随着电子技术和电池技术的不断发展，电池储能技术从最开始的实验室理论阶段到现阶段实际应用的逐渐普及，特别是大型电池储能装置的技术突破解决了多年以来石油钻机电控系统在冲击性载荷频繁发生的情况下，柴油发电机系统发电效率低下、电网配置高、系统电能质量较低等多个产品痛点。
4.目前的钻机电控储能装置包括以下几种：
5.采用飞轮储能的储能装置：能适应钻机储能的技术要求，但是飞轮储能属于机械能储能方式，不管是储能还是释放电能都需要多次转化。
6.采用电容储能的储能装置：能适应钻机储能的技术要求，但是储能电容体积大，寿命短。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置，其能够通过ac/dc双向变换器储存交流侧电能和dc/dc双向变换器储存直流侧能耗制动能量，实现平稳尖峰电压，降低能量损耗，保持微电网系统的平衡运行。
8.本实用新型的实施例是这样实现的：
9.本技术实施例提供基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置，包括交流母排、直流母排、电池组和绞车电机，上述交流母排与上述直流母排之间通过整流器电连接；上述绞车电机与上述直流母排之间通过逆变器电连接；上述电池组分别与上述交流母排以及上述直流母排电连接。
10.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述电池组包括第一电池组和第二电池组，上述第一电池组与上述直流母排电连接，上述第二电池组与上述交流母排电连接。
11.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述第一电池组与上述直流母排之间设有dc/dc双向变换器，上述dc/dc双向变换器分别与上述第一电池组以及上述直流母排电连接。
12.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述dc/dc双向变换器与上述第一电池组之间电连接有直流接触器。
13.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述第二电池组与上述交流母排之间电连接有ac/dc双向变换器。
14.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述ac/dc双向变换器与上述交流母排之间电连接有隔离变压器。
15.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述隔离变压器与上述交流母排之间、上述整流器与上述交流母排之间均电连接有交流断路器。
16.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述ac/dc双向变换器与上述第二电池组之间电连接有直流接触器，上述第一电池组与上述ac/dc双向变换器之间电连接有直流接触器。
17.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述交流母排电连接有多个柴油发电机。
18.进一步的，在本实用新型的一些实施例中，上述电池组采用钛酸锂或磷酸铁锂电池。
19.相对于现有技术，本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：
20.本实用新型实施例提供基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置，包括交流母排、直流母排、电池组和绞车电机，上述交流母排与上述直流母排之间通过整流器电连接；上述绞车电机与上述直流母排之间通过逆变器电连接；上述电池组分别与上述交流母排以及上述直流母排电连接。
21.其能够通过ac/dc双向变换器储存交流侧电能和dc/dc双向变换器储存直流侧能耗制动能量，实现平稳尖峰电压，降低能量损耗，保持微电网系统的平衡运行。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供的基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置的结构示意图。
24.图标：1-交流母排；2-直流母排；3-第一电池组；4-绞车电机；5-整流器；6-逆变器；7-第二电池组；8-dc/dc双向变换器；9-直流接触器；10-ac/dc双向变换器；11-隔离变压器；12-交流断路器；13-柴油发电机。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。
31.实施例
32.请参照图1，本实施例提供基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置，包括交流母排1、直流母排2、电池组和绞车电机4，上述交流母排1与上述直流母排2之间通过整流器5电连接；上述绞车电机4与上述直流母排2之间通过逆变器6电连接；上述电池组分别与上述交流母排1以及上述直流母排2电连接。
33.上述电池组包括第一电池组3和第二电池组7，上述第一电池组3与上述直流母排2电连接，上述第二电池组7与上述交流母排1电连接。
34.上述第一电池组3与上述直流母排2之间设有dc/dc双向变换器8，上述dc/dc双向变换器8分别与上述第一电池组3以及上述直流母排2电连接。
35.上述第二电池组7与上述交流母排1之间电连接有ac/dc双向变换器10。
36.在绞车上升拉动物体时，多个柴油发电机13可启动发电并输送到交流母排1中，交流母排1中的电流通过整流器5整流后输送到直流母排2中，直流母排2中的电流经过逆变器6输送到绞车电机4中进行使用。
37.在绞车下放过程中，绞车电机4没有供电，此时绞车电机4转动时会产生电能，可看做一个发电机，绞车电机4产生的电能通过逆变器6输送到直流母排2中，然后电能通过dc/dc双向变换器8输送到第一电池组3中进行储存。如此直流侧绞车电机4的能耗制动能量可以逐渐通过第一电池组3存储起来。
38.由于第一电池组3中储存的电能有限，一般还不足以支撑绞车电机4的正常使用。因此通过设置第二电池组7，正常状态下多个柴油发电机13启动发出的电能可通过交流母排1、ac/dc双向变换器10输送到第二电池组7中进行储存。比如绞车电机4工作需要100度电能，第二电池组7中可以储存70度电能，当第一电池组3中逐渐存储的电能达到30度时，此时第一电池组3中的电能和第二电池组7中的电能一起可以驱动绞车电机4工作。如此在此次绞车电机4工作时，可以不用启动柴油发电机13，通过第一电池组3和第二电池组7进行供电
即可，降低能量损耗。因此本技术提供的电能吸收电池储能装置能够通过ac/dc双向变换器10储存交流侧电能和dc/dc双向变换器8储存，实现平稳尖峰电压，降低能量损耗，保持微电网系统的平衡运行。
39.可选地，本实施例还可设置控制系统，控制系统可采用plc模块或工业电脑，各个电子元器件与控制系统电连接，如此可通过控制系统对各个环节进行充放电投切，实现储能及负荷的控制，保持微电网系统的平衡运行。
40.可选地，本实施例还可设置温控系统，温控系统负责采集装置内部温度、电池温度、各配电单元温度等，并向控制系统发送数据，做到温度闭环控制。
41.可选地，本实施例还可设置消防系统，消防系统的作用是在接到控制系统的命令后，向装置内部释放灭火材料，防止装置起火燃烧，降低起火带来的设备损失和杜绝安全事故。
42.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上述dc/dc双向变换器8与上述第一电池组3之间电连接有直流接触器9。上述ac/dc双向变换器10与上述第二电池组7之间电连接有直流接触器9，上述第一电池组3与上述ac/dc双向变换器10之间电连接有直流接触器9。
43.直流接触器9负责第一电池组3和第二电池组7的通断，并实现相互之间的逻辑互锁，防止第一电池组3和第二电池组7充放电功能的逻辑冲突。
44.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上述ac/dc双向变换器10与上述交流母排1之间电连接有隔离变压器11。
45.隔离变压器11实现整个储能装置和交流母排1的隔离，并起到降低电力谐波的作用，提高系统电能质量。
46.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上述隔离变压器11与上述交流母排1之间、上述整流器5与上述交流母排1之间均电连接有交流断路器12。
47.交流断路器12负责整个系统的接入，并在紧急状况下切断整个储能装置。
48.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上述交流母排1电连接有多个柴油发电机13。
49.本实用新型通过设置多个柴油发电机13，便于通过多个柴油发电机13启动发出电能以输送到交流母排1中。
50.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上述电池组采用钛酸锂或磷酸铁锂电池。钛酸锂或磷酸铁锂电池的具有充放电速度快，寿命长，安全性高的优点。
51.综上，本实用新型的实施例提供基于钻机交流电源调峰和直流尖峰电能吸收电池储能装置，包括交流母排1、直流母排2、电池组和绞车电机4，上述交流母排1与上述直流母排2之间通过整流器5电连接；上述绞车电机4与上述直流母排2之间通过逆变器6电连接；上述电池组分别与上述交流母排1以及上述直流母排2电连接。
52.上述电池组包括第一电池组3和第二电池组7，上述第一电池组3与上述直流母排2电连接，上述第二电池组7与上述交流母排1电连接。
53.上述第一电池组3与上述直流母排2之间设有dc/dc双向变换器8，上述dc/dc双向变换器8分别与上述第一电池组3以及上述直流母排2电连接。
54.上述第二电池组7与上述交流母排1之间电连接有ac/dc双向变换器10。
55.在绞车上升拉动物体时，多个柴油发电机13可启动发电并输送到交流母排1中，交
流母排1中的电流通过整流器5整流后输送到直流母排2中，直流母排2中的电流经过逆变器6输送到绞车电机4中进行使用。
56.在绞车下放过程中，绞车电机4没有供电，此时绞车电机4转动时会产生电能，可看做一个发电机，绞车电机4产生的电能通过逆变器6输送到直流母排2中，然后电能通过dc/dc双向变换器8输送到第一电池组3中进行储存。如此直流侧绞车电机4的能耗制动能量可以逐渐通过第一电池组3存储起来。
57.由于第一电池组3中储存的电能有限，一般还不足以支撑绞车电机4的正常使用。因此通过设置第二电池组7，正常状态下多个柴油发电机13启动发出的电能可通过交流母排1、ac/dc双向变换器10输送到第二电池组7中进行储存。比如绞车电机4工作需要100度电能，第二电池组7中可以储存70度电能，当第一电池组3中逐渐存储的电能达到30度时，此时第一电池组3中的电能和第二电池组7中的电能一起可以驱动绞车电机4工作。如此在此次绞车电机4工作时，可以不用启动柴油发电机13，通过第一电池组3和第二电池组7进行供电即可，降低能量损耗。因此本技术提供的电能吸收电池储能装置能够通过ac/dc双向变换器10储存交流侧电能和dc/dc双向变换器8储存，实现平稳尖峰电压，降低能量损耗，保持微电网系统的平衡运行。
58.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。
59.因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。