[发明专利]一种基于蓄电池的混合动力系统的工作方法

说明书

本发明涉及起重机动力控制领域，提供一种基于蓄电池的混合动力系统及其工作方法，主要用于混合动力起重机，该系统主要由给系统提供能量的动力源系统、基于蓄电池的能量回收再利用系统、工作机构以及直流母线组成，所述动力源系统、能量回收再利用系统、工作机构都会直接与母线相连，其中，主动力系统为系统提供电能，能量回收在利用系统会回收工作机构中的重力势能并加以储存在利用，达到势能回馈的目的。本发明的优点在于：蓄电池为系统提供主要动力，能够在保证安全的情况下充分吸收工作机构中回馈的重力势能，并降低了原有起重装备对电力系统的要求，大量节约了用电成本，降低了能源的损耗。

技术领域

本发明涉及起重机动力控制领域，具体涉及一种基于蓄电池的混合动力系统的工作方法，主要用于混合动力起重机。

背景技术

起重机是具有典型位能性负载特征的工程机械，当工作负载下降时会释放大量的势能，起重机制动时也存在能量损耗，实践表明，起重机在工作过程中的能量利用率不足40%，大量的能量耗费在工作过程的无功功率状态，如何将大量的耗费能量进行回收再利用是起重机械领域节能减排研究的热点问题。

目前采取的方法主要有两种：一种是把起重机的发电的电能回馈到电网，另外一种是把电能储存到储能器中去。现下采用直流母线加蓄电池是一种很好的势能回收利用方法，但目前在势能回馈及能量利用策略上研究不足，起重机在轻载时由于动力源的输出功率能够满足负载所需功率，因此蓄电池不参与工作，储存的能量未能消耗而导致势能回馈阶段能量不能回收，使安全电阻工作浪费了能量；重载时动力源的功率不能单独满足负载所需功率，从蓄电池的能量作为补充，虽然蓄电池的能量得到了利用，但利用不充分，并且由于负载的大小不同，蓄电池的能量利用率也不相同（轻载时蓄电池能量利用率为0），并未起到节约能量的最大效果。因此，提供一种结构合理、使用方便、有效节能、能源利用效率高、经济效益好的混合动力起重机节能系统是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有混合动力起重机蓄电池充放电控制策略的不足，提出了一种基于蓄电池的混合动力系统的工作方法，有效的提高了混合动力系统的节能效率，降低了电力设备的成本，在保证系统安全性的前提下，使节能效率提高到了50%以上。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种基于蓄电池的混合动力系统，包括动力源系统、能量回收再利用系统、工作机构和直流母线；所述动力源系统包括动力源、整流装置及升压变频器，所述动力源为市电或柴油发电机组，所述整流装置将交流电转换成直流电，所述升压变频器提升直流母线电压，同时用于限制动力源的输出功率；所述能量回收再利用系统包括双向DC/DC变换器及蓄电池，所述双向DC/DC变换器安装在直流母线与蓄电池之间，能够改变能量流动方向，当系统耗能时，双向DC/DC变换器控制蓄电池能量流向直流母线，双向DC/DC变换器工作在BOOST模式下，实现升压功能；当系统产生能量时，双向DC/DC变换器控制直流母线的能量流向蓄电池，双向DC/DC变换器工作在BUCK模式下，实现降压功能，对蓄电池进行充电；所述工作机构包括制动单元、安全电阻、逆变装置、起升机构、大车行走机构及小车行走机构，所述制动单元接在直流母线和安全电阻之间，所述逆变装置接在直流母线与起升机构、大车行走机构及小车行走机构之间，所述逆变装置将直流电转变成交流电，供交流电机使用。

本发明还提供了一种上述的基于蓄电池的混合动力系统的工作方法，该方法包括以下步骤：

（1）设置蓄电池标定电压U，根据蓄电池的规格型号不同可做适当调整；

（2）检测蓄电池状态，判断其能否正常工作；

（3）若蓄电池状态不正常，则进入安全性非工作区，首先停止设备（指使用该基于蓄电池的混合动力系统的设备）工作，然后对故障进行排除修复，并最终返回步骤（2）；

（4）若蓄电池状态正常，则对设备工作状态进行检测，确定是能量回馈还是需要耗能；