礦井提升機罐籠自發(fā)電與能量回收系統(tǒng)研究.pdf

1、礦井提升機罐籠是礦山作業(yè)的重要設備,主要起著輸送人員和物資的作用。礦井提升機罐籠由于處于煤礦易燃易爆的特殊工作環(huán)境中,且上下運行距離較長(井道一般在500～2000m),國內(nèi)外均很難通過隨行電纜方式對其進行電能供給,其內(nèi)部負載如罐簾門、阻車器等均需手動操作,而且也無法實現(xiàn)日常照明、通訊、報警等功能,自動化程度比較低,人員和物資進出效率低,且存在一定的人為安全隱患。
　　基于這種現(xiàn)狀,在現(xiàn)場考察并充分了解礦井提升機罐籠運行特性的前提

2、下,發(fā)現(xiàn)礦井罐籠頻繁在井道中上下運行,且循環(huán)周期比較短,加之本身重量比較大,蘊藏著比較可觀的能量。為此從罐籠自身入手,通過自發(fā)電來滿足能量需求。同時為了實現(xiàn)電能及時有效存儲,選用超級電容與蓄電池相結合的混合儲能系統(tǒng),從而實現(xiàn)優(yōu)勢互補。
　　針對系統(tǒng)控制策略,提出了一種基于電池荷電狀態(tài)SOC的混合儲能控制策略。即在儲能系統(tǒng)電量允許范圍內(nèi),根據(jù)礦井罐籠負載實時功率幅頻特性,利用高通濾波法對儲能單元進行功率分配,同時為了優(yōu)化能量管理,增

3、加了根據(jù)超級電容荷電狀態(tài)來實時改變?yōu)V波時間常數(shù)的管理方法,并通過雙向DC/DC變換器實現(xiàn)儲能單元的充放電。整個控制策略在充分發(fā)揮超級電容特點同時,很大程度上減少了礦井罐籠負載功率波動對蓄電池的沖擊,延長了其使用壽命,達到了“削峰填谷”的目的,很好地提高了混合儲能單元對負載功率的動態(tài)響應。
　　利用Matlab工具對系統(tǒng)設計方案進行模型搭建和參數(shù)設定,并進行了仿真驗證。仿真結果表明,該方案能夠根據(jù)罐籠負載的實時電能需要,合理地分配礦