一种液电混合驱动的矿井提升装置及其控制方法，其所述提升装置是提升电动机通过离合器连接有第Ⅰ液压泵/马达，提升电动机的输入端和降压变压器的原边绕组连接，所述降压变压器的原边绕组和级联型高压变频器的输出端连接、副边绕组与低压变频器的输入端连接，并通过升压变压器与高压交流电网连接构成；其所述控制方法是在提升机和绞车上行、下行和制动时，将部分能量通过蓄能器储能和馈电节能。本发明专利技术提高了电动机的制动减速性能，缩短了电机制动时间，相对于采用超级电容和飞轮电池，采用液压蓄能器储能，技术成熟，运行可靠寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液电混合驱动的矿井提升装置及其方法，具体的是一种使用电液储能方式存储矿井提升机及绞车下放重物的势能和减速制动的动能，在提升机和绞车提升重物及加速过程再生利用这部分能量的控制装置及其控制方法。
技术介绍
矿井提升机和提升绞车是矿山生产中的关键运输设备，经常被人们称为矿山的咽喉，它承担着运送矿石、物料和人员等重要责任，可用于竖井和斜井的提升运输。提升机和绞车除了将重物从矿井中提升到井上外，也常常要将一些设备从井上下放到井下，随着矿井规模的不断扩大，提升机的规格也越来越大，提升的高度和距离也不断地增大。提升机和绞车速度控制系统及其控制方法是在经历了直流电机调速、可控硅调速、绕线式电机串电阻调速和绕线式电机转子变频调速等方式的发展后，新生产的提升机大多采用了高压变频调速技术，目前技术最成熟的方式是采用谐波干扰小的级联型的高压变频技术，为了降低提升机和绞车运行过程的能耗，正在推广采用可向电网馈电的有源整流型的级联型高压变频技术，将提升机在下放重物和制动过程电动机所发电能亏送到电网，但是，由于电力系统大多按照集中输配电模式运行，电网中没有能够快速存取电能的大容量储能设备，因此，电能的生产和消费必须时刻基本保持在电功率平衡状态，以维持系统的稳定运行，电力系统受到随机的馈电扰动后将引起动态功率不平衡，对系统的安全稳定运行构成威胁 ，剧烈的功率不平衡还会致使系统崩溃从而造成大面积停电事故；另由于电能计量装置的不可逆性，用户并不是最终的收益者，所以从电网系统和用户而言，向电网馈电并不是最佳的节能方法，最好的节能方式应该是用电设备自身就可再生利用这部分能量。2007年公布的一项美国专利就公开了这样一项技术，专利号:US 7，228，942 B2，专利技术名称:Method for Energy Storage for DC Motor Powered Load Hoisting Machinery,该专利技术采用“飞轮电池”技术，存储提升机和绞车下放重物的势能和制动中的动能。存在的问题是，飞轮电池技术目前整体还不是很成熟，还没有可供商业应用的工业化产品，高温下的超导磁悬浮技术和真空环境长期维护技术尚有待突破。为了确保提升机和绞车的运行安全性，特别是运输人员的安全性，现有的提升机和绞车都配备有非常复杂的闸控系统，要保证在供电系统突然故障和断电情况下恒减速制动，但是这种制动方式受到运行时间和工况变化非常大的影响，需要采用非常复杂的检测和控制技术，其成本和费用往往超过了提升机主机的费用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，用以解决现有矿井提升装置为节能所采用的向电网馈电，对电网冲击大，影响电网稳定运行；采用飞轮电池储能，技术尚不成熟，供电系统故障后完全依赖闸控系统安全保护，可靠性低、成本高的技术问题。基于上述目的和问题，本专利技术所采取的措施是一种液电混合驱动的矿井提升装置，包含有矿井提升装置及其电动机；其特征是:提升电动机通过离合器连接有第I液压泵/马达，所述第I液压泵/马达的进出油口通过管路分别与液压控制阀的第I工作油口A和第II工作油口 B连通，当液压控制阀处在中位时:第I工作油口 A和第II工作油口 B与油箱T连通，第II工作油口 B连接的管路上设置有第II安全阀；压力油口 P与液压蓄能器组的进出油口、第I安全阀的进油口和二位三通控制阀的第I出油口 C连通，二位三通控制阀处于原始位置时:第II出油口 D、第I进油口 E和油箱T连通，二位三通控制阀的第I进油口 E和第II液压泵/马达的出油口连通，储能电动/发电机控制器的输出信号连接到低压逆变器的控制信号端，低压逆变器的输入端连接到低压变频器的直流母线上，低压逆变器的输出端连接到储能电动/发电机的进线端，控制储能电动/发电机的转速，储能电动/发电机的输出轴与第II液压泵/马达驱动轴同轴连接，直流电压传感器用于检测低压变频器中直流母线的电压构成独立节能单元。提升电动机的输入端和降压变压器的原边绕组连接，所述降压变压器的原边绕组和级联型高压变频器的输出端连接、副边绕组与低压变频器的输入端连接，并通过升压变压器与高压交流电网连接构成独立馈电单元。本专利技术所采取的一种用于上述液电混合驱动的矿井提升装置的控制方法，其所述控制方法如下: 当提升装置载有重物下行时:通过控制液压控制阀的工作位置，使第I液压泵/马达处于液压泵工况，将液压油从液压油箱吸入并排入到液压蓄能器组，将重物的下行势能转化为液压能存储于液压蓄能器中。当重物下行势能大于第I液压泵/马达时:提升电动机处于发电状态，低压变频器中直流母线电压升高，同时直流电压传感器检测并通过主控计算机控制储能电动/发电机控制器工作，储能电动/发电机控制器控制储能电动/发动机启动，储能电动/发动机驱动第II液压泵/马达将液压油箱中的低压液压油经过二位三通控制阀泵入到液压蓄能器组，补充蓄能器的能量损失。当储能电动/发动机处于满功率运行时:下行重物势能将低压变频器中直流母线的电压再次升高，控制低压变频器中的逆变器，经过升压变压器向交流电网馈电。当提升装置制动时:通过控制液压控制阀的工作位置，使第I液压泵/马达处于液压泵工况，将液压油从液压油箱吸入并排入到液压蓄能器组，将制动动能转化为液压能存储在液压蓄能器。当提升装置制动动能较大时 第I液压泵/马达使提升电动机发电，低压变频器中直流母线的电压升高，同时直流电压传感器检测并通过主控计算机控制储能电动/发电机控制器工作，控制储能电动/发动机启动，储能电动/发动机驱动第II液压泵/马达将液压油箱中的低压液压油经过二位三通控制阀泵入到液压蓄能器组，补充蓄能器的能量损失。当储能电动/发动机处于满功率运行时:提升装置制动的动能将低压变频器中直流母线的电压再次升高，控制低压变频器中的逆变器工作，经过升压变压器向交流电网馈电。当提升装置提升重物并加速 运行时:通过控制液压控制阀工作位置，使第I液压泵/马达处于马达工况，液压蓄能器组中存储的高压油驱动第I液压泵/马达辅助提升电动机工作，再生利用液压蓄能器存储的动能和势能。当蓄能器存储的能量较多时:在驱动第I液压泵/马达的同时，由二位三通控制阀驱动第II液压泵/马达，驱动储能电动/发动机处于发电工况，将液压能转化为电能供给低压变频器中的直流母线，将能量经过升压变压器馈入电网，或是由变压器驱动提升电动机。本专利技术上述所描述的一种，与现有技术相比，具有如下优点: 本专利技术在现有技术的基础上，通过对现有技术的改进，不仅实现了储能节电，而且极大地减小了对电网的冲击，并可在电网电源电压异常波动下，辅助维护提升装置运行的平稳性；尤其是在用电高峰期，弥补了提升装置加速时的峰值功率，减小了从电网的取电量；特别是在断电情况下，使用储能装置的系统还能维持提升装置按恒减速模式运行，直到停车，减小了对闸控系统的依赖性，提高了系统运行的安全可靠性；同时可省掉了制动电阻，直接回收利用提升装置减速制动的动能、外负载提供的势能，使提升电动机具有四象限工作的能力；减小了电动机的发热，进一步提高了电动机的使用寿命；不需要经过复杂的逆变单元向电网馈电，即能存储并利用电动机处于发电工况所产生的电能，同时提高电动机的制动减速性能、缩短电机制动时间；相对于采用超级电容和飞轮电池，采用液压蓄能器储本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液电混合驱动的矿井提升装置，包含有矿井提升装置及其提升控制装置；其特征是：所述矿井提升控制装置是提升电动机[6]通过离合器[9]连接有第Ⅰ液压泵/马达[10]，所述第Ⅰ液压泵/马达[10]的进出油口通过管路分别与液压控制阀[11]的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通，当液压控制阀[11]处在中位时：第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B与油箱T连通，第Ⅱ工作油口B连接的管路上设置有第Ⅱ安全阀[24]；压力油口P与液压蓄能器组[12]的进出油口、第Ⅰ安全阀[13]的进油口和二位三通控制阀[19]的第Ⅰ出油口C连通，二位三通控制阀[19]处于原始位置时：第Ⅱ出油口D、第Ⅰ进油口E和油箱T连通，二位三通控制阀[19]的第Ⅰ进油口E和第Ⅱ液压泵/马达[18]的出油口连通，储能电动/发电机控制器[21]的输出信号连接到低压逆变器[20]的控制信号端，低压逆变器[20]的输入端连接到低压变频器[15]的直流母线上，低压逆变器[20]的输出端连接到储能电动/发电机[17]的进线端，控制储能电动/发电机[17]的转速，储能电动/发电机[17]的输出轴与第Ⅱ液压泵/马达[18]驱动轴同轴连接，直流电压传感器[22]用于检测低压变频器[15]中直流母线的电压构成独立节能单元；提升电动机[6]?的输入端和降压变压器[14]的原边绕组连接，所述降压变压器[14]的原边绕组和级联型高压变频器[7]的输出端连接、副边绕组与低压变频器[15]的输入端连接，并通过升压变压器[16]与高压交流电网连接构成独立馈电单元。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：权龙，黄家海，杜兰松，李斌，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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