發(fā)布時間：2017-03-20 03:10

  本文關(guān)鍵詞：石油鉆機絞車再生制動能量回收系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前的石油鉆機絞車普遍采用能耗制動的方式將再生制動時產(chǎn)生的能量,通過電阻或制動器進行消耗,這種方法不僅造成了能量的巨大浪費,增加了設(shè)備的維護成本,還會縮短傳動系統(tǒng)部件的壽命。因此選用合適的儲能元件和儲能方式,對石油鉆機絞車位能和制動能等潛在能源進行回收儲存和再利用,以此來提高能源的利用效率,是當前需要進行研究的熱點。本文以利用超級電容器儲能的石油鉆機絞車制動能量回收系統(tǒng)為研究對象,根據(jù)異步電機的數(shù)學(xué)模型,分析了絞車再生制動能量的產(chǎn)生機理,絞車再生制動的表現(xiàn)形式和直流母線泵升電壓,詳細介紹了雙向DC-DC變換器的原理、超級電容的充放電特性等。根據(jù)石油鉆機絞車起升系統(tǒng)的工作特性,計算出在工作過程中理論上能夠回收的能量,再由超級電容的儲能原理和單體超級電容基準容量的計算公式,確定該再生制動能量回收系統(tǒng)儲能單元所需的超級電容的規(guī)格型號和性能參數(shù),以及超級電容模組連接方式和所需超級電容個數(shù)。基于超級電容的理論配置,進行石油鉆機絞車再生制動能量回收系統(tǒng)的仿真并對仿真結(jié)果進行分析,得出在大功率需求的石油鉆機再生制動能量回收系統(tǒng)中使用超級電容儲能元件進行再生制動能量的回收是完全可行的。本文以Matlab/Simulink仿真軟件為基礎(chǔ),在熟悉Simulink仿真環(huán)境的基礎(chǔ)上,根據(jù)絞車電機的控制策略及所選電機的參數(shù),完成能量回收系統(tǒng)中各個模塊的選型,并以此完成石油鉆機絞車再生制動能量回收系統(tǒng)模型的建立。仿真模型主要分為電機和控制模塊、整流逆變模塊、超級電容和制動電阻模塊。對所建立的模型進行仿真,主要通過分析超級電容的電流和電壓曲線等仿真波形圖,分別得出絞車在輕載、重載和最大負載三種工況下超級電容儲存的能量并且計算能量回收效率,仿真結(jié)果表明,鉆機絞車負載越大時其回收的能量越多,效率也越高。
【關(guān)鍵詞】：石油鉆機絞車 再生制動 能量回收 超級電容
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE922
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景及意義11-13
• 1.2 石油鉆機絞車再生制動能量處理方式13-15
• 1.2.1 電阻耗能型13-14
• 1.2.2 回饋電網(wǎng)型14-15
• 1.2.3 儲能型15
• 1.3 儲能型再生能量技術(shù)15-17
• 1.4 國內(nèi)外超級電容的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容18-21
• 第二章 絞車再生制動能量回收若干問題的研究21-35
• 2.1 具有能量回饋單元的絞車變頻驅(qū)動系統(tǒng)的分析21-28
• 2.1.1 異步電動機的再生能量產(chǎn)生的原理21-24
• 2.1.2 石油鉆機絞車電機再生制動的表現(xiàn)形式24-26
• 2.1.3 直流母線泵升電壓的分析26-28
• 2.2 超級電容器的概述28-31
• 2.2.1 超級電容器的結(jié)構(gòu)特點28
• 2.2.2 超級電容器的分類28-29
• 2.2.3 超級電容器基本性能參數(shù)29-30
• 2.2.4 超級電容器主要優(yōu)勢30-31
• 2.3 矢量控制的基本原理31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 利用超級電容的絞車再生制動能量回收系統(tǒng)35-49
• 3.1 系統(tǒng)概述35-37
• 3.2 DC-DC變換器37-44
• 3.2.1 DC-DC變換器簡介37-40
• 3.2.2 DC-DC變換器工作原理40-42
• 3.2.3 DC-DC變換器的控制方式42-44
• 3.3 再生制動能量存儲和超級電容充放電控制44-48
• 3.3.1 再生能量的存儲和利用44-45
• 3.3.2 控制超級電容充放電的方法45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 可回收能量的計算及儲能元件的選配49-60
• 4.1 可回收能量的計算49-52
• 4.2 儲能元件的選配52-58
• 4.2.1 超級電容器的組成方式54-56
• 4.2.2 計算超級電容參數(shù)56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第五章 再生制動能量回收系統(tǒng)模型的建立及仿真結(jié)果分析60-78
• 5.1 電機與控制系統(tǒng)建模60-66
• 5.1.1 異步電機的數(shù)學(xué)模型60-61
• 5.1.2 控制系統(tǒng)的建模61-66
• 5.2 整流逆變模塊66-67
• 5.3 超級電容和制動電阻模塊67-71
• 5.4 石油鉆機絞車再生制動狀態(tài)的仿真分析71-72
• 5.5 鉆機絞車再生制動能量回收系統(tǒng)的仿真分析72-77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果84-85
• 致謝85-86

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