起重系统混合能量储能装置、系统及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种起重系统混合能量储能装置、系统及控制方法，其中，该装置包括：DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元；混合能量储能单元分别与DC保护分断单元及BMS系统控制单元电连接；BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，混合能量储能单元通过DC保护分断单元吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或通过DC保护分断单元向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。本发明专利技术能够实现双动力混合供电，使动力系统稳定工作；对动力系统反馈的回馈能量进行回收并且能够循环利用，降低变压器的容量，达到节能的效果。

【技术实现步骤摘要】
起重系统混合能量储能装置、系统及控制方法
本专利技术涉及新能源应用
，尤其涉及一种起重系统混合能量储能装置、系统及控制方法，应用于集装箱码头港机设备动力系统，具体为轨道式岸边桥式起重机、橡胶轮胎门式起重机及门座式起重机中。
技术介绍
目前，传统岸桥起重机动力系统采用单一市电电网为动力，由两台大容量的变压器组成给动力系统及辅助系统动力供电，通常主变压器容量≥2500KVA，辅助变压器≥250KVA，整体动力系统效率不足40％。主要原因如下：a)装机容量大：考虑到必须满足岸桥动力系统短时的最高负荷需求，变压器容量功率必须按岸桥动力系统峰值需求匹配，比岸桥平均功率大2倍以上，导致岸桥供电系统的投资大、运行成本高；b)电能效率低：受岸桥作业时能耗需求峰谷波动差异的影响，岸桥变压器功率因数较低，导致岸桥整体电能效率低；c)制动能量回收功能：岸桥采用的能量回馈系统是在岸桥起升机构下降、小车运行和大车行走机构减速制动时，将回馈能量直接由主回路经岸桥的变压器回馈市电电网，由于回馈电能存在谐波及电能质量较不稳定，且输电线路较长部分回馈电能转化热能损耗，导致回馈的能量无法得到存储及更好的重复循环利用；d)岸桥通常采用单一电源供电方式，当港口变电所突发停电或电压波动较大导致市电电源无法对岸桥作业提供电力供应时，岸桥自身没有应急电源装置，导致岸桥在港口作业存在安全隐患。有鉴于此，有必要提出对目前的岸桥起重机动力系统结构进行进一步的改进。
技术实现思路
为解决上述至少一技术问题，本专利技术的主要目的是提供一种起重系统混合能量储能装置、系统及控制方法。为实现上述目的，本专利技术采用的第一个技术方案为：提供一种起重系统混合能量储能装置，包括：DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元；所述混合能量储能单元分别与DC保护分断单元及BMS系统控制单元电连接；所述BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，所述混合能量储能单元通过DC保护分断单元吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或通过DC保护分断单元向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。为实现上述目的，本专利技术采用的第二个技术方案为：提供一种起重系统混合能量储能装置，包括：DC/DC双向变换器、DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元，所述DC/DC双向变换器与DC保护分断单元电连接，所述DC保护分断单元与混合能量储能单元电连接，所述混合能量储能单元与BMS系统控制单元电连接；所述BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，所述混合能量储能单元依次通过DC保护分断单元及DC/DC双向变换器吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或依次通过DC保护分断单元及DC/DC双向变换器向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。其中，所述混合能量储能单元具体为锂电池组、超级电容组、串联组配的锂电池组与超级电容组以及并联组配的锂电池组与超级电容组中的任意一种，所述锂电池组、超级电容组、串联组配的锂电池组与超级电容组以及并联组配的锂电池组与超级电容组的充/放电均由BMS系统控制单元控制。其中，所述锂电池组包括多个并联的锂电池支路，单个锂电池支路包括多个串接的单体锂电池，所述BMS系统控制单元检测每一锂电池支路的工作状态以及切断发生故障的锂电池支路；或所述超级电容组包括多个并联的超级电容支路，单个超级电容支路包括多个串接的单体超级电容，所述BMS系统控制单元检测每一超级电容支路的工作状态以及切断发生故障的超级电容支路。其中，所述DC保护分断单元包括预充回路电路，以及与预充回路电路电连接的分断限流回路电路，所述预充回路电路包括总正接触器，以及串接的预充电阻器与预充接触器，所述总正接触器的两端分别与预充电阻器与预充接触器电连接，以在混合能量储能单元首次使用时均衡混合能量储能单元的端电压与直流母线的电压；所述分断限流回路电路包括总正熔断器及总负熔断器，所述总正熔断器的两端分别电连接总正输入/输出端子与总正接触器的一端，所述总负熔断器的两端分别电连接总负输入/输出端子与混合能量储能单元的负端，以在混合能量储能单元的充/放电电流过高时，切断混合能量储能单元的充/放电。其中，所述BMS系统控制单元包括信号采样电路、A/D转换电路、控制器、隔离驱动电路、超级电容组充放电路、锂电池组充放电路以及采样通信电路，所述信号采样电路与A/D转换电路电连接，以采集的混合能量储能单元、直流母线及电网的模拟电压；所述A/D转换电路与控制器电连接，以将模拟电压转换成数字电压；所述控制器分别与信号采样通信电路及隔离驱动电路电连接，以对混合能量储能单元、直流母线、电网的数字电压以及采样通信电路的通信交互数据进行计算控制隔离驱动电路工作；所述隔离驱动电路分别与超级电容组充放电路、锂电池组充放电路电连接，驱动超级电容组充放电路及锂电池组充放电路。为实现上述目的，本专利技术采用的第三个技术方案为：提供一种混合能量储能系统，包括：电网、变压器组、集中滤波单元、集中整流单元、直流母线、至少一动力系统以及能量储能装置，所述电网依次通过变压器组、集中整流单元及集中滤波单元与直流母线电连接，所述直流母线分别与至少一动力系统及能量储能装置电连接，所述能量储能装置为上述的起重系统混合能量储能装置，当动力系统产生回馈能量时，回馈能量直接通过与直流母线电连接的能量储能装置吸收，实现充电；当电网电压跌落不足以提供动力系统所需能量或突然断电时，动力系统所需电量由能量储能装置提供，实现放电。其中，所述动力系统为轨道式岸边桥式起重机、橡胶轮胎门式起重机及门座式起重机中的任一种。为实现上述目的，本专利技术采用的第四个技术方案为：提供一种起重系统混合能量储能装置的控制方法，包括：利用BMS系统控制单元采集直流母线、电网及混合能量储能单元的电压及电流并计算出单位时间内负载所需电量及混合能量储能单元充/放电电量；在检测到动力系统所需的用电功率大于电网输出的供电功率时，所述BMS系统控制单元控制并驱动混合能量储能单元进行放电，所述混合能量储能单元通过DC保护分断单元向与直流母线电连接的动力系统供电；在检测到动力系统所需的用电功率小于或等于直流母线的供电功率时，所述BMS系统控制单元控制并驱动混合能量储能单元进行充电，所述混合能量储能单元通过DC保护分断单元吸收直流母线中的回馈能量。其中，所述利用BMS系统控制单元采集直流母线、电网及混合能量储能单元的电压及电流并计算出单位时间内负载所需电量及混合能量储能单元充/放电电量的步骤，具体包括：利用信号采样电路采集直流母线、电网的电压，以及混合能量储能单元的电压、充/放电电流、温度及电量形成多个模拟数据，以及利用采样通信电路获取的通信交互数据；通过A/D转换电路将多个模拟数据转换成多个数字数据；利用控制器对多个数字数据与通信交互数据进行处理，生成对应的控制信号；隔离驱动电路根据控制信号控制超级电容组充放电路，或锂电池组充放电路，以使对应的超级电容组及锂电池组充/放电。其中，所述BMS系统控制单元控制并驱动混合能量储能单元进行充电或放电的步骤前，还包括：在混合能量储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起重系统混合能量储能装置，其特征在于，包括：DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元；所述混合能量储能单元分别与DC保护分断单元及BMS系统控制单元电连接；所述BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，所述混合能量储能单元通过DC保护分断单元吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或通过DC保护分断单元向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。

【技术特征摘要】
1.一种起重系统混合能量储能装置，其特征在于，包括：DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元；所述混合能量储能单元分别与DC保护分断单元及BMS系统控制单元电连接；所述BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，所述混合能量储能单元通过DC保护分断单元吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或通过DC保护分断单元向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。2.一种起重系统混合能量储能装置，其特征在于，包括：DC/DC双向变换器、DC保护分断单元、混合能量储能单元以及BMS系统控制单元，所述DC/DC双向变换器与DC保护分断单元电连接，所述DC保护分断单元与混合能量储能单元电连接，所述混合能量储能单元与BMS系统控制单元电连接；所述BMS系统控制单元根据采集的混合能量储能单元、直流母线以及电网的电压控制混合能量储能单元进行充电/放电，所述混合能量储能单元依次通过DC保护分断单元及DC/DC双向变换器吸收直流母线电连接的动力系统所产生的回馈能量实现充电，或依次通过DC保护分断单元及DC/DC双向变换器向与直流母线连接的动力系统供电实现放电。3.如权利要求1或2所述的起重系统混合能量储能装置，其特征在于，所述混合能量储能单元具体为锂电池组、超级电容组、串联组配的锂电池组与超级电容组以及并联组配的锂电池组与超级电容组中的任意一种，所述锂电池组、超级电容组、串联组配的锂电池组与超级电容组以及并联组配的锂电池组与超级电容组的充/放电均由BMS系统控制单元控制。4.如权利要求3所述的起重系统混合能量储能装置，其特征在于，所述锂电池组包括多个并联的锂电池支路，单个锂电池支路包括多个串接的单体锂电池，所述BMS系统控制单元检测每一锂电池支路的工作状态以及切断发生故障的锂电池支路；或所述超级电容组包括多个并联的超级电容支路，单个超级电容支路包括多个串接的单体超级电容，所述BMS系统控制单元检测每一超级电容支路的工作状态以及切断发生故障的超级电容支路。5.如权利要求4所述的起重系统混合能量储能装置，其特征在于，所述DC保护分断单元包括预充回路电路，以及与预充回路电路电连接的分断限流回路电路，所述预充回路电路包括总正接触器，以及串接的预充电阻器与预充接触器，所述总正接触器的两端分别与预充电阻器与预充接触器电连接，以在混合能量储能单元首次使用时均衡混合能量储能单元的端电压与直流母线的电压；所述分断限流回路电路包括总正熔断器及总负熔断器，所述总正熔断器的两端分别电连接总正输入/输出端子与总正接触器的一端，所述总负熔断器的两端分别电连接总负输入/输出端子与混合能量储能单元的负端，以在混合能量储能单元的充/放电电流过高时，切断混合能量储能单元的充/放电。6.如权利要求5所述的起重系统混合能量储能装置，其特征在于，所述BMS系统控制单元包括信号采样电路、A/D转换电路、控制器、隔离驱动电路、超级电容组充放电路、锂电池组充放电路以及采样通信电路，所述信号采样电路与A/D转换电路电连接，以采集的混合能量储能单元、直流母线及电网的模拟电压；所述A/D转换电路与控制器电连接，以将模拟电压转换成数字电压；所述控制器分别与信号采样通信电路及隔离驱动电路电连接，以对混合能量储能单元、直流母线、电网的数字电压以及采样通信电路的通信交互数据进行计算控制隔离驱动电路工作；所述隔离驱动电路分别与超级电容组充放电路、锂电池组充放电路电连接，驱动超级电容组充放电路及锂电池组充放电路。7.一种混合能量储能系统，其特征在于，包括：电网、变压器组、集中滤波单元、集中整流单元、直流母线、至少一动力系统以及能量储能装置，所述电网依次通过变压器组、集中整流单元及集中滤波单元与直流母线电连接，所述直流母线分别与至少一动力系统及能量储能装置电连接，所述能量储能装置为权利要求1至6任一项所述的起重系统混合能量储能装置，当动力系统产生回馈能量时，回馈能量直接通过与直流母线电连接的能量储能装置吸收，实现充电；当电网电压跌落不足以提供动力系统所需能量或突然断电时，动力系统所需电量由能量储能装置提供，实现放电。8.如权利要求7所述的混合能量储能系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林平，安同会，贾凯，
申请(专利权)人：深圳市安顺节能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44