由于井場電網(wǎng)的功率限制,在修井作業(yè)時電網(wǎng)無法滿足電動修井機的高功率需求,若采用單一電源補償則存在諸如蓄電池比功率小,超級電容比能量小等問題。為此本文引入復合電源對電動修井機進行功率補償,設(shè)計了基于復合電源的動力系統(tǒng)方案,并研究了適合修井作業(yè)工況的能量管理策略,合理控制系統(tǒng)的能量流向,從而使兩種電源優(yōu)勢互補,解決單一電源無法同時滿足能量和功率需求的問題。本文通過分析修井作業(yè)特性,對比不同的復合電源拓撲結(jié)構(gòu),確定了雙DC/DC并聯(lián)的動力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)方案,以40噸級修井機動力指標為參考,結(jié)合電動修井機能量及功率需求對復合電源系統(tǒng)和驅(qū)動電機進行了合理的選型、參數(shù)匹配與建模。根據(jù)電動修井機工作模式,分別制定了復合電源邏輯門限控制策略、基于局部優(yōu)化邏輯門限控制策略、模糊控制策略三種能量管理策略,并建立了以上三種能量管理策略模型。在SIMULINK平臺搭建了動力系統(tǒng)整體模型,制定了修井作業(yè)仿真工況并進行仿真實驗,結(jié)果表明:動力系統(tǒng)設(shè)計合理,三種策略下復合電源均能滿足補償需求、實現(xiàn)不同程度的能量功率流互補,對比其余兩種策略,在模糊控制策略下蓄電池的最大充放電電流、能量流通量和SOC波動幅度更低,說明該... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

修井作業(yè)流程

第二章電動修井機動力系統(tǒng)設(shè)計11圖2-5常溫下鋰離子電池內(nèi)阻特性2.2.2超級電容特性分析超級電容器主要由電解液、電極、集流體和隔膜組成。充電時，兩個電極由于分別存儲正、負電荷而產(chǎn)生的電場令電解液中的正、負離子向兩電極移動，在兩個電極的表面形成穩(wěn)定雙電層；放電時，兩電極上的電荷往外電路運動從而有電流產(chǎn)生[19]。其工作原理如圖2-6所示。（a）充電狀態(tài)（b）放電狀態(tài)圖2-6超級電容雙電層模型原理圖2.2.2.1超級電容充放電特性圖2-7與圖2-8分別為超級電容在室溫下的恒流充放電特性曲線。從圖中曲線可以看出，超級電容在進行恒流充放電時其端電壓與充放電時間的關(guān)系為線性的，沒有出現(xiàn)類似于鋰離子電池充放電時的平臺期及充放電初期的端電壓階躍，其恒流電流越大充電越快，說明超級電容的大電流充放電能力很好且具有較高的效率。超級電容的這一特性非常適合用于需要進行頻繁啟動制動絞車的修井作業(yè)，其能高效的滿足絞車瞬時大功率的需求。0204060801000.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.0180.02SOC(%)R()充電放電

轉(zhuǎn)換裝置，所以其轉(zhuǎn)換效率對復合電源的功率傳遞效率具有舉足輕重的作用。因此在進行復合電源系統(tǒng)研究時考慮其功率傳遞效率是必不可少的。DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換效率可定義為系統(tǒng)輸出功率與輸入功率之比：/100%outoutDCDCininIUIUη=×（2-1）式中，DC/DCη--DC/DC轉(zhuǎn)換器效率；outI--DC/DC輸出電流；outU--DC/DC輸出端電壓；inI--DC/DC輸入電流；inU--DC/DC輸入端電壓。DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率會受到其輸入功率和輸出輸入端電壓比的影響。圖2-11是某DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率特性圖[39]。圖2-11DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率由圖可知，DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率整體隨著輸入功率的增大先升高后小幅度降低之后

【參考文獻】：
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本文編號：2917048