【摘 要】
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矿井提升机罐笼是矿山作业的重要设备,主要起着输送人员和物资的作用。矿井提升机罐笼由于处于煤矿易燃易爆的特殊工作环境中,且上下运行距离较长(井道一般在500～2000m),国内
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矿井提升机罐笼是矿山作业的重要设备,主要起着输送人员和物资的作用。矿井提升机罐笼由于处于煤矿易燃易爆的特殊工作环境中,且上下运行距离较长(井道一般在500～2000m),国内外均很难通过随行电缆方式对其进行电能供给,其内部负载如罐帘门、阻车器等均需手动操作,而且也无法实现日常照明、通讯、报警等功能,自动化程度比较低,人员和物资进出效率低,且存在一定的人为安全隐患。 基于这种现状,在现场考察并充分了解矿井提升机罐笼运行特性的前提下,发现矿井罐笼频繁在井道中上下运行,且循环周期比较短,加之本身重量比较大,蕴藏着比较可观的能量。为此从罐笼自身入手,通过自发电来满足能量需求。同时为了实现电能及时有效存储,选用超级电容与蓄电池相结合的混合储能系统,从而实现优势互补。 针对系统控制策略,提出了一种基于电池荷电状态SOC的混合储能控制策略。即在储能系统电量允许范围内,根据矿井罐笼负载实时功率幅频特性,利用高通滤波法对储能单元进行功率分配,同时为了优化能量管理,增加了根据超级电容荷电状态来实时改变滤波时间常数的管理方法,并通过双向DC/DC变换器实现储能单元的充放电。整个控制策略在充分发挥超级电容特点同时,很大程度上减少了矿井罐笼负载功率波动对蓄电池的冲击,延长了其使用寿命,达到了“削峰填谷”的目的,很好地提高了混合储能单元对负载功率的动态响应。 利用Matlab工具对系统设计方案进行模型搭建和参数设定,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该方案能够根据罐笼负载的实时电能需要,合理地分配矿井罐笼混合储能系统中的能量。 最后搭建了系统部分硬件电路进行实验,主要是针对超级电容模组、蓄电池、负载的相关实验,实验结果表明该系统能够实现矿井提升机罐笼自发电的快速存储与再利用,能够满足罐笼内部负载的用电需求,具有一定的理论与实际参考价值。
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