壓氣站輔機(jī)系統(tǒng)不間斷應(yīng)急電源設(shè)計與研究.pdf

1、天然氣壓氣站的輔機(jī)系統(tǒng)對于壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。輔機(jī)系統(tǒng)一旦失電，勢必會破壞壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至引起重大事故。在這種情況下，為此類負(fù)載配備高性能應(yīng)急電源裝置(EPS)十分重要。
　　壓氣站輔機(jī)系統(tǒng)以電機(jī)類負(fù)載居多，若使用柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，那么柴油發(fā)電機(jī)啟動到平穩(wěn)供電需要數(shù)十秒，容易使設(shè)備失電過久危及生產(chǎn)。因此應(yīng)配置一套應(yīng)急電源，該應(yīng)急電源應(yīng)能在一段時間內(nèi)保證對輔機(jī)系統(tǒng)的不間斷供電，并能最終平滑切換到柴油發(fā)電機(jī)供電或是重

2、新切換至市電。本文針對壓氣站輔機(jī)系統(tǒng)，特別是輔機(jī)負(fù)載切換電源時產(chǎn)生沖擊性電流的特點(diǎn)，研究了一種以超級電容為儲能結(jié)構(gòu)的并聯(lián)型應(yīng)急電源系統(tǒng)(EPS)，與傳統(tǒng)UPS串聯(lián)在主電路并始終處于在線狀態(tài)不同，本文提出的應(yīng)急電源并聯(lián)在供電系統(tǒng)中，正常狀態(tài)下處于睡眠狀態(tài)，市電故障情況下投入。因此可有效降低運(yùn)行成本。
　　由于應(yīng)急電源系統(tǒng)需要輸出穩(wěn)定電壓維持負(fù)載供電，而超級電容與一般電容的放電特性類似，隨著能量的釋放，超級電容的端電壓很快下降，不能作

3、為恒壓電源直接接入負(fù)載供電，所以需要設(shè)計DC/DC變換器，在直流輸出端可以提供穩(wěn)定電壓，并通過DC/AC變換器轉(zhuǎn)換成交流電提供給輔機(jī)負(fù)載。
　　本課題設(shè)計的應(yīng)急電源系統(tǒng)在超級電容充電狀態(tài)下通過交流變換器將交流市電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)過限流電阻為超級電容充電，在滿電狀態(tài)下超級電容進(jìn)入浮充模式;在超級電容對外放電狀態(tài)下，直流電壓輸出模塊則采用基于DSP的電壓負(fù)反饋BOOST電路，針對超級電容放電后電壓下降特性，不斷抬升BOOST電路的升壓

4、比時輸出端始終保持恒定電壓輸出。
　　根據(jù)以上設(shè)計搭建了小功率的應(yīng)急電源系統(tǒng)，通過仿真與實驗，接入不同功率的負(fù)載進(jìn)行測試重點(diǎn)并對不同負(fù)載條件下的電路內(nèi)部損耗和穩(wěn)定電壓輸出時間進(jìn)行了詳細(xì)分析。并以此證明超級電容可以作為應(yīng)急電源儲能模塊對負(fù)載進(jìn)行供電，且具備良好的工作特性。
　　最后根據(jù)壓氣站現(xiàn)場的實際調(diào)研，基于實際壓氣站輔機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載要求以及成本控制考慮，進(jìn)行了超級電容與超級電容蓄電池混合電源的對比研究，并分析了二者的優(yōu)缺點(diǎn)，