[发明专利]利用车载储能系统的采矿拖车的峰值需求减小

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与题为System and Method for Reinjection of Retard Energy in a Trolley-Based Electric Mining Haul Truck的序列号为12/604,571（代理人案号2009P12871US）的美国专利申请相关，其与本申请同时提交并且其全部内容通过引用而合并于此。

技术领域

本发明一般涉及用于采矿拖车的电力系统（power system），并且更具体地，涉及利用车载储能系统（on-board energy storage system）的采矿拖车的峰值需求减小。

背景技术

采矿拖车通常配备有电驱动电动机（motor）。在压碎机周围的诸如采矿矿井内的一些行进条件下以及在水平面上，通过由柴油机供能的发电机来提供电力。在要求更多的条件（诸如在上坡斜坡上行进）下，通过电车线（trolley line）提供电力。拖车经由受电弓从电车线汲取电力。

汲取自电车线的电力呈现出较大的动态摆动。当具有重负载的拖车在上坡斜坡上加速时，例如，峰值电力需求会超过两倍的平均电力需求。高峰值电力需求对电力企业公司和采矿经营者均具有不利影响。高峰值电力需求会使向电车线提供电力的电力企业变电站过载。会导致电压下跌或者甚至断电。高峰值电力需求还会使得电车线线缆和受电弓接触过热，从而导致增加的故障率。

除了改进的性能和可靠性之外，还存在用于减小峰值电力需求的经济动机。向矿提供电力的电力企业公司通常基于15分钟的间隔来测量矿的电力需求，并且针对每15分钟间隔期间的峰值电力需求而调整计费。所需要的是方法和设备，其用于限制拖车从配电网汲取的峰值电力。减少浪费能量的方法和设备是特别有利的。

发明内容

车辆上的电动机工作在至少一个推进间隔中和至少一个减速（retard）间隔中。电动机在减速间隔期间生成的电力被捕获并且用于对车载电能储存系统充电。当电动机工作在推进间隔中时，电力从车载电能储存系统和电车电力系统提供到电动机。

在实施例中，来自车载电能系统的电力用于减小来自电车电力系统的峰值需求。监测电车电力系统提供的电力。当电车电力系统提供的电力小于或等于电力限制时，电力仅从电车电力系统提供到电动机。当电车电力系统提供的电力超过电力限制时，电力还从车载电能储存系统提供。在实施例中，车载电能储存系统包括至少一个超级电容器。

通过参考以下详细描述和附图，本发明的这些和其它优点对本领域技术人员来说将变得明显。

附图说明

图1示出了用于拖车的柴油机动力（diesel-powered）的电系统的单线图；

图2示出了用于拖车的电车电力系统的单线图；

图3示出了作为车速（vehicle speed）的函数的电力需求（对于一个轮电动机（one wheel motor））的图；

图4示出了作为车速的函数而绘制的总电力和总电流的图；

图5示出了作为车速的函数的减速功率和DC链路电压的图；

图6示出了具有超级电容器储能系统的电力系统的示意图；

图7示出了用于减小来自电车电力系统的峰值电力需求的步骤的流程图；

图8是超级电容器能量管理控制器的示意图；以及

图9是电车线缆连接的示意图。

具体实施方式

图1示出了拖车电力系统的单线图。拖车具有两个驱动轮。每个轮由3相交流（AC）轮电动机（M）来驱动。轮电动机被标记为轮电动机110和轮电动机114。电力由驱动3相AC发电机（G）104的柴油机（diesel engine）102来提供。（可使用其它类型的机械发动机；柴油机在采矿操作中是典型的。）耦合124将柴油机102连接到发电机104。柴油机102和发电机104安装在拖车上。发电机104的AC输出被馈送到整流器106。整流器106的直流（DC）输出被馈送到一组逆变器。逆变器108将3相AC电力提供到轮电动机110。类似地，逆变器112将3相AC电力提供到轮电动机114。斩波器116和电力电阻器网（power resistor grid）118在制动动作期间耗散来自轮电动机110的能量。类似地，斩波器120和电力电阻器网122在制动动作期间耗散来自轮电动机114的能量。以下更详细地描述制动动作。