一种用于钻机的直流供电系统及其控制方法

摘要

一种用于钻机的直流供电系统，包括直流供电母线(30)和第一发电机（11）、第一整流器（21）、第二发电机（12）、第二整流器（22）、第一逆变器（51）和顶驱电机（71）、第二逆变器（51）和泥浆泵电机（72）、第三逆变器（51）和绞车电机（71）、第四逆变器（51）和其它电机（74）、第五逆变器（51）和生活用电等其它负荷（75）、储能（80）、电阻制动单元（90）、与各个发电机、整流器、逆变器、储能、制动电阻单元相耦合的控制器（100）。本发明既可以提高钻机供电系统的工作效率和可靠性，又可以减小需要配置的储能容量，提高供电系统性价比。

主权项

一种用于钻机的直流供电系统，其特征在于：所述的直流供电系统包括直流供电母线(30)和第一发电机(11)、第一整流器(21)、第二发电机(12)、第二整流器(22)、第一逆变器(51)和顶驱电机(71)、第二逆变器(52)和泥浆泵电机(72)、第三逆变器(53)和绞车电机(71)、第四逆变器(54)和其它负载电机(74)、第五逆变器(55)和生活用电负荷(75)、储能(80)、电阻制动单元(90)，以及与各个发电机、整流器、逆变器、储能、制动电阻单元相耦合的控制器(100)；第一发电机(11)的输出端连接第一整流器(21)的交流侧；第二发电机(12)的输出端连接第二整流器(22)的交流侧；第一逆变器(51)的交流侧连接顶驱电机(71)；第二逆变器(52)的交流侧连接泥浆泵电机(72)；第三逆变器(53)的交流侧连接绞车电机(71)；第四逆变器(54)的交流侧连接其它负载电机(74)；第五逆变器(55)的交流侧连接生活用电负荷(75)；第一整流器(21)的直流侧、第二整流器(22)的直流侧、第一逆变器(51)的直流侧、第二逆变器(52)的直流侧、第三逆变器(53)的直流侧、第四逆变器(54)的直流侧，以及第五逆变器(55)的直流侧均连接直流供电母线(30)上；储能系统(80)和电阻制动单元(90)连接到直流供电母线(30)上；所述的电阻制动单元(90)包含制动用电阻器和半桥开关电路或DC/DC变流器；所述的制动用电阻器通过半桥开关电路或DC/DC变流器连接到直流供电母线(30)上；所述的直流供电母线(30)分成多段，通过隔离开关或母线连接器相连；所述的储能系统(80)的储能介质与直流母线(30)之间包含DC/DC变流器或AC/DC变流器；发电机侧故障时由其所连接的整流器(21)停止工作来实现故障的隔离；电机或负荷侧故障时，由所连接的逆变器来实现故障的隔离；所述的绞车电机(73)与直流母线正极(117)、直流母线负极(118)之间通过绞车对应DC/AC变流器(116)与绞车对应DC/DC变流器(115)连接；全控器件(108)的发射极与电感(110)的一端连接，电感(110)的另一端与直流母线的正极(117)连接，全控器件(108)的发射极并与二极管的阴极连接，二极管的阳极与直流母线的负极(118)连接；所述的储能系统(80)包括储能介质(121)、双向DC/DC变流环节(132)和滤波环节(129)；双向DC/DC变流环节(132)的第一引出端子(134)与储能介质(121)的正极连接，双向DC/DC变流环节(132)的第二引出端子(135)与储能介质(121)的负极连接；双向DC/DC变流环节(132)的第三引出端子(136)与滤波环节(129)的正极连接后作为储能系统(80)的第一引出端子(130)与直流电网的正极线路连接；双向DC/DC变流环节(132)的第四引出端子(133)与滤波环节(129)的负极连接后作为储能系统(80)的第二引出端子(131)与直流电网的负极线路连接；双向DC/DC变流(132)中：第一电感(122)的一端(134)作为双向DC/DC变流环节的第一引出端子，第一电感(122)的另一端(137)与第一全控开关(124)的发射极和第二全控开关(123)的集电极连接；第二电感(128)的一端(136)作为双向DC/DC变流环节的第二引出端子，第二电感(128)的另一端(138)与第三全控开关(126)的发射极和第四全控开关(125)的集电极连接，第一全控(124)集电极和第三全控开关(126)的集电极与中间电容(127)的正极(139)连接，第二全控开关(123)的发射极与第四全控开关(125)的发射极与中间电容(127)的负极连接。