【摘要】：石油鉆機在提放鉆具過程中會產生大量過剩的能量,而這些能量沒有得到充分利用,造成了能源浪費等諸多問題。因此,研究石油鉆機系統(tǒng)在重載與輕載情況下能量的回收利用方法,對減少能源浪費、降低機械損耗、提高系統(tǒng)運行的經濟性有重要意義。本文首先選擇永磁同步電機作為飛輪儲能裝置的本體電機,建立了永磁同步電機的充放電數學模型,并研究了飛輪充放電雙閉環(huán)矢量控制策略。其次分析了下鉆時所具有的勢能,設計了飛輪儲能裝置與制動電阻之間切換的能量回收方案。此外在分析石油鉆機起下鉆負載特性的基礎上,對下鉆時不同工況下可回收的再生制動能量進行了計算�？紤]到石油鉆機起下鉆時能量的變化情況,提出了一種飛輪儲能裝置充放電能量管理及協(xié)調控制策略。該策略包含飛輪充放電之間的切換控制,飛輪充電控制,基于負載電流的放電前饋控制,過充過放保護控制。在該能量管理及協(xié)調控制策略下,當負載發(fā)生變化時,首先進行飛輪充放電之間的能量轉換,以響應負載的變化,同時,飛輪儲能裝置根據負載電流的大小調節(jié)放電速度,為降低充放電過程中飛輪儲能裝置的機械損耗,引入了過充過放保護環(huán)節(jié),并由轉速的荷電狀態(tài)來控制過充與過放。通過能量管理與協(xié)調控制,飛輪儲能裝置能夠在重載時與發(fā)電機共同為負載提供能量,輕載時儲存過剩的能量,減少了能源的浪費。針對飛輪儲能裝置放電過程中轉矩抖動問題,提出了一種基于飛輪轉速荷電狀態(tài)的轉矩變限幅比例積分控制方法,該方法通過飛輪轉速荷電狀態(tài)改變電流環(huán)的比例積分調節(jié)器限幅值,減小放電過程中轉矩的抖動。在Matlab/simulink中搭建了仿真模型,仿真結果驗證了所提策略的可行性與有效性。
【圖文】：

圖 1.1 石油鉆機現場圖鉆機在提放鉆具作業(yè)中頻繁的出現周期擊性負荷，鉆機系統(tǒng)的柴油機發(fā)電機組機傳動系統(tǒng)的傳動與利用率較低�？衫蔑w輪儲能裝置儲釋能量一體的能量儲存起來，而在鉆機重載時釋放能了一臺原動機的容量配置，保障了負載了浪費[4,5]。石油鉆機的運行其實質是頻能轉換為鉆具上升時的勢能，相反鉆具機，因而勢能轉換為電能。同時，利用突變負載引起功率波動時，儲能系統(tǒng)可作業(yè)中產生的再生制動能量儲存起來重能方式有蓄電池儲能、飛輪儲能、超級了幾種儲能方式的優(yōu)缺點[8,9]

基于飛輪儲能裝置的運行特點，該項目將其接入到直流母線側，完成飛輪儲能裝置與負載系統(tǒng)的互聯，通過對變頻器的控制，實現負載調峰的功能。調峰系統(tǒng)示意圖如圖2.1所示，其中鉆機輕載或下放鉆具時將會產生富余的能量，，此刻飛輪儲能裝置切換為充電模式，使能量以機械能的形式儲存于該裝置中，能量過多時還可以用于其他設備；當鉆機系統(tǒng)在遇到重載的情況下，原動機輸出不足，此時儲能系統(tǒng)通過放電控制策略完成機械能與電能之間的轉換，以此來承擔部分負荷。圖2.1 直流側接入飛輪儲能的負載調峰系統(tǒng)示意圖
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE922

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 朱改新;武戰(zhàn)利;劉洋;;飛輪儲能技術在液壓抽油機的應用[J];裝備制造技術;2017年07期

2 陳亞愛;甘時霖;周京華;陳煥玉;;飛輪儲能技術[J];電源技術;2016年08期

3 ;國家電網“飛輪儲能關鍵技術研究及實驗驗證”通過驗收[J];農村電氣化;2014年07期

4 朱俊星;王同勛;;基于飛輪儲能的新型動態(tài)電壓恢復器的研究[J];電子設計工程;2010年05期

5 于達維;;飛輪儲能興起[J];今日科苑;2010年17期

6 王冉冉,徐寧;電動汽車中飛輪儲能技術的應用[J];山東理工大學學報(自然科學版);2003年03期

7 李德海,衛(wèi)海崗,戴興建;飛輪儲能技術原理、應用及其研究進展[J];機械工程師;2002年04期

8 ;國機重裝飛輪儲能裝置智能工廠建設項目正式啟動[J];起重運輸機械;2019年11期

9 ;清華大學飛輪儲能技術團隊研究介紹[J];儲能科學與技術;2019年03期

10 陶宇航;朱輝;何巖巖;;一種新型飛輪儲能技術在移動供電保障作業(yè)場景下的應用[J];電氣技術與經濟;2018年03期

相關會議論文 前10條

1 馬駿毅;陳蕾;王弘法;陳國華;黃治;姚勇;;飛輪儲能的特性及其研究狀況[A];2015年江蘇省城市供用電學術年會論文集[C];2015年

2 戴興建;孫婷婷;張剴;;航天飛輪儲能電池技術瓶頸分析[A];第二十八屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2009年

3 李永麗;張惠智;談震;袁金橋;孫杰;李博通;;飛輪儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用[A];第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術的發(fā)展與應用研討會論文集[C];2011年

4 戴興建;;飛輪儲能技術[A];儲能的價值與使命——2011首屆中國儲能產業(yè)發(fā)展國際峰會論文集[C];2011年

5 張宏炯;陳建樹;王家蓬;馬文營;錢葉牛;;移動式飛輪儲能應急供電系統(tǒng)設計[A];2018智能電網信息化建設研討會論文集[C];2018年

6 朱俊星;王同勛;;基于飛輪儲能陣列的新型動態(tài)電壓恢復器的研究[A];第五屆電能質量研討會論文集[C];2010年

7 劉文軍;;直流母線并聯的飛輪儲能陣列放電控制策略研究[A];2011中國電工技術學會學術年會論文集[C];2011年

8 戴興建;;1MW/60MJ飛輪儲能電源研制及其應用[A];第三屆全國儲能科學與技術大會摘要集[C];2016年

9 徐克西;;高溫超導飛輪儲能及其相關技術[A];儲能的價值與使命——2011首屆中國儲能產業(yè)發(fā)展國際峰會論文集[C];2011年

10 朱俊星;王同勛;;飛輪儲能型動態(tài)電壓恢復器控制策略研究[A];第五屆電能質量研討會論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前10條

1 王怡荻;泓慧飛輪儲能華東區(qū)總部基地落戶高新區(qū)[N];無錫日報;2019年

2 本報記者 劉丹;美國飛輪儲能巨頭或將破產[N];科學時報;2011年

3 見習記者 鄧恢平;飛輪儲能是物理儲能市場重要力量[N];中國電力報;2019年

4 記者 朱雪黎;“100KW飛輪儲能裝置”在川研制成功[N];四川日報;2019年

5 見習記者 鄧恢平;飛輪儲能有望在儲能細分市場異軍突起[N];中國電力報;2019年

6 記者 孫清華;我國首臺飛輪儲能新型鉆機投運[N];中國石化報;2016年

7 ;高新區(qū)：科技創(chuàng)新 碩果滿枝[N];唐山勞動日報;2017年

8 記者 陳誠;“飛輪儲能”為新能源汽車注入新動力[N];長江日報;2017年

9 見習記者 白明琴;飛輪儲能發(fā)電技術實現高品質供電[N];中國電力報;2015年

10 何曉亮;英利飛輪儲能技術明年初面世[N];中國技術市場報;2010年

相關博士學位論文 前7條

1 李奕良;纖維纏繞飛輪強度分析與高效永磁軸承設計[D];清華大學;2008年

2 吳晉波;飛輪儲能技術及其在電力系統(tǒng)控制中的應用研究[D];華中科技大學;2011年

3 陳仲偉;基于飛輪儲能的柔性功率調節(jié)器關鍵技術研究[D];華中科技大學;2011年

4 李剛;飛輪儲能型柔性功率調控裝置原理及其控制技術的研究[D];華中科技大學;2007年

5 譚謹;大規(guī)模風電并網系統(tǒng)的低頻振蕩研究[D];西南交通大學;2014年

6 閆曉磊;儲能飛輪優(yōu)化設計理論與方法研究[D];湖南大學;2012年

7 湯平華;磁懸浮飛輪儲能電機及其驅動系統(tǒng)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 馬彥鵬;直流側接入飛輪儲能的石油鉆機起下鉆能量利用方法研究[D];蘭州理工大學;2019年

2 周星宇;飛輪儲能DC/DC穩(wěn)壓系統(tǒng)及軟開關設計[D];成都理工大學;2018年

3 王憲;飛輪儲能技術在電網頻率控制中的應用研究[D];華北電力大學(北京);2018年

4 邱志強;盾石磁能科技有限責任公司飛輪產品營銷策略研究[D];燕山大學;2018年

5 陳斌;雙饋風電機組參與電力系統(tǒng)頻率調節(jié)的綜合控制方法研究[D];西南交通大學;2018年

6 秦坤朋;飛輪儲能發(fā)電系統(tǒng)用變換器的研究[D];北京交通大學;2017年

7 徐中民;基于飛輪儲能的并網風電系統(tǒng)有功功率波動抑制研究[D];沈陽工業(yè)大學;2016年

8 孫杰;飛輪儲能電源恒壓放電控制方法的研究[D];天津大學;2012年

9 段福興;飛輪儲能控制系統(tǒng)的研究[D];青島大學;2017年

10 劉奧林;含飛輪儲能單元的永磁直驅風電系統(tǒng)頻率調節(jié)控制策略研究[D];重慶大學;2014年

本文編號：2590510