[发明专利]电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置，装置的双向DC/DC变换器为非隔离型DC/DC变换器，双向DC/DC变换器的主电路设有双向DC/DC变换器主电路控制装置，双向DC/DC变换器主电路控制装置与双向DC/DC变换器主电路相连接，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失控过流。本发明的双向DC/DC变换器主电路及主电路控制装置，在实际应用中采用n重回路并联的方式以满足电动修井机的功率需求，本发明的电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法可以规避超级电容向母线侧充电电流的不可控因素和损坏风险，确保电动修井机的电控系统安全可靠的运行。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法。

背景技术

双向直流电压变换器，也称双向DC/DC变换器，这是一种能够根据需要调节能量双向传输的直流变换器，即指将输入端供给的直流电压转换成具有较高、较低或反向电压电平的直流电压电路。转换通过使用周期性操作的电子开关以及一个或多个能量存储元件来执行。在电力能源领域，这些变换器也被称为直流斩波控制器，在直流不间断电源系统、航空电源系统、超级电容及蓄电池储能系统、电动汽车、混合能源动力汽车、燃料电池和直流功率放大器等场合有广泛的应用。

基于专利CN102751942A提出的一种电动修井机电控系统如图1所示，它包括井场变压器、PWM整流器、控制器、双向DC/DC变换器、超级电容、液压系统、气动系统、制动单元、制动电阻、受控逆变器，其中双向DC/DC变换器用于控制储能设备超级电容的充放电功能，进行双向直流电压的稳定输出。然而，在实际应用中，现有如图2所示的双向DC/DC变换器存在的共同突出问题是：在使用双向DC/DC变换器装置时，必须保证母线侧的直流电压高于超级电容侧的直流电压，否则，当母线侧突然掉电时，超级电容侧会通过IGBT开关管VG2的二极管D2立即向母线侧“失控”放电，如果用直流接触器KM1和KM2以及KM3和KM4作保护，由于直流接触器断开速度慢或者直流拉弧现象无法断开，引起储能设备超级电容侧和直流母线侧“直通”的现象，造成超级电容向直流母线充电的电流不可控的问题，具有引起电路单元因过流损坏的风险。如果使用直流断路器代替直流接触器KM1和KM2以及KM3和KM4作保护，一方面，其成本太高，另一方面，直流断路器的反应速度较之电子开关管相比很慢，可能IGBT开关管VG2已经损坏了。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法，双向DC/DC变换器为非隔离型DC/DC变换器，双向DC/DC变换器的主电路设有双向DC/DC变换器主电路控制装置，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失控过流，规避超级电容向母线侧充电电流的不可控因素和损坏风险，继而确保电动修井机的电控系统安全可靠的运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种电动修井机储能超级电容充放电控制装置，包括超级电容，还包括与超级电容相连接的双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器连接PWM整流器，双向DC/DC变换器为非隔离型DC/DC变换器，双向DC/DC变换器的主电路加装有双向DC/DC变换器主电路控制装置，双向DC/DC变换器主电路控制装置与双向DC/DC变换器主电路相连接，通过控制双向DC/DC变换器主电路控制装置的通断来避免双向DC/DC变换器主电路失控过流。

优选的是，所述双向DC/DC变换器主电路包括储能电感L1、滤波电容C1、滤波电容C2、IGBT开关管VG1、IGBT开关管VG2、二极管D1、二极管D2、电流传感器SC1、电流传感器SC2、电压传感器SV1、电压传感器SV2、放电电阻RF1、放电电阻RF2、直流接触器KM1、直流接触器KM2、直流接触器KM3、直流接触器KM4、电阻R1、电阻R2，所述双向DC/DC变换器主电路接入电动修井机的电控系统。