留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

天然气压差发电控制系统的研究

祝宸 马西沛 范平清 方宇

祝宸, 马西沛, 范平清, 方宇. 天然气压差发电控制系统的研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(1): 9-15. doi: 10.12299/jsues.21-0153
引用本文: 祝宸, 马西沛, 范平清, 方宇. 天然气压差发电控制系统的研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(1): 9-15. doi: 10.12299/jsues.21-0153
ZHU Chen, MA Xipei, FAN Pingqing, FANG Yu. Research on generation control system of differential natural gas pressure[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(1): 9-15. doi: 10.12299/jsues.21-0153
Citation: ZHU Chen, MA Xipei, FAN Pingqing, FANG Yu. Research on generation control system of differential natural gas pressure[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(1): 9-15. doi: 10.12299/jsues.21-0153

天然气压差发电控制系统的研究

doi: 10.12299/jsues.21-0153
基金项目: 国家自然科学基金资助(51675324);上海工程技术大学上海新能源汽车振动噪声测试与控制专业技术服务平台资助(18DZ2295900);上海汽车工业科技发展基金会产学研项目资助(1910)
详细信息
    作者简介:

    祝宸:祝 宸(1993−),男,在读硕士,研究方向为整流控制. E-mail:183551898@qq.com

  • 中图分类号: TE09;TP23

Research on generation control system of differential natural gas pressure

  • 摘要:

    为解决天然气管道沿线调压站站内设备供电难的问题,设计一款适用于10~40 kPa天然气低压差发电的小功率发电控制系统. 控制系统选用国产芯片作为主控芯片,前端选用永磁同步发电机(PMSG)作为能量回收装置. 在设计的控制系统硬件电路中,采用最大功率点作为控制输出,通过采用本安电路达到防爆要求;以钛酸锂电池作为能量存储及仪器设备的能源. 在程序设计上实现对管路电磁阀的控制,以解决在蓄电池充满电和过高压差情况下输入过载的问题,并采用多种保护策略以防止整流后过高的电压破坏元器件. 通过试验台的搭建对控制系统性能进行测试,功能上基本达到预期要求.

  • 图  1  系统设计框图

    1—主调压阀;2—手动阀;3—电磁控制球阀;4—限压阀;5—PMS发电机装置;6—发电控制器;7—钛酸锂电池;8—调压阀;9—压力开关阀;10—手动阀;11—压力开关.

    Figure  1.  System design block diagram

    图  2  电路设计框图

    Figure  2.  Circuit design block diagram

    图  3  三相整流电路

    Figure  3.  Three phase rectifier circuit

    图  4  等效简化电路

    Figure  4.  Equivalent simplified circuit

    图  5  升降压主控电路

    Figure  5.  Buck-Boost main control circuit

    图  6  输出电压调节电路

    Figure  6.  Output voltage regulating circuit

    图  7  “ib”级本安电路组成

    Figure  7.  Composition of "ib" intrinsically safe circuit

    图  8  浪涌抑制器主控电路

    Figure  8.  Surge suppressor main control circuit

    图  9  本安电路

    Figure  9.  Intrinsically safe circuit

    图  10  电磁阀控制电路

    Figure  10.  Solenoid valve control circuit

    图  11  PCB板布局图

    Figure  11.  PCB board layout

    图  12  软件设计流程图

    Figure  12.  Software design flow chart

    图  13  充电控制器测试系统

    Figure  13.  Charging controller test system

    表  1  充电控制器试验测量结果

    Table  1.   Test and measurement results of charging controller

    瞬时流量/
    (Nm3•h−1)
    绝压/
    MPa
    输入功率/
    W
    充电功率/
    W
    转换效率/
    %
    24.757 0.1167 3.420 2.931 85.7
    30.392 0.1208 7.200 6.206 86.2
    35.035 0.1305 10.894 9.412 86.4
    40.011 0.1410 11.729 10.146 86.5
    45.086 0.1464 13.565 11.707 86.3
    49.909 0.1497 15.020 12.947 86.2
    下载: 导出CSV
  • [1] SU H, ZHANG J J, ZIO E, et al. An integrated systemic method for supply reliability assessment of natural gas pipeline networks[J] . Applied Energy,2018,209:489 − 501.
    [2] 梁东, 徐天宇, 张荣伟, 等. 天然气压差发电技术应用[J] . 广东化工,2017, 44(7):97 − 98, 73. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2017.07.043
    [3] 王尧, 杨海红, 何力, 等. 天然气压差发电技术在调压门站的应用[J] . 石油石化节能,2018, 8(5):9 − 11, 8. doi: 10.3969/j.issn.2095-1493.2018.05.004
    [4] 李夏喜, 荆亚州, 高岷, 等. 北京天然气管网压力能发电潜能研究及应用前景分析[J] . 城市燃气,2014(10):10 − 15. doi: 10.3969/j.issn.1671-5152.2014.10.002
    [5] 陈宁. 枣庄遗棠门站天然气差压发电研究与设计[D]. 北京: 华北电力大学, 2017.
    [6] CHEN J R. Review of China’s oil and gas policies in 2018[J] . China Oil & Gas,2019,26(1):13 − 20.
    [7] 张小雷. 风力发电和光伏发电并网问题研究[J] . 中国设备工程,2021(1):206 − 208. doi: 10.3969/j.issn.1671-0711.2021.01.118
    [8] SUN G Q, CHEN S, WEI Z N, et al. Multi-period integrated natural gas and electric power system probabilistic optimal power flow incorporating power-to-gas units[J] . Journal of Modern Power Systems and Clean Energy,2017,5(3):412 − 423. doi: 10.1007/s40565-017-0276-1
    [9] 徐文东, 刘一成, 蔡振培, 等. 天然气管网压力能发电技术现状及未来发展方向[J] . 现代化工,2019, 39(12):11 − 15, 20.
    [10] 朱军. 小型天然气管网压力能发电工艺开发[D]. 广州: 华南理工大学, 2016.
    [11] 李陈, 张莉, 黄俊峰, 等. 利用天然气压差实现蓄电池自动充电控制系统应用研究[J] . 中国石油和化工标准与质量,2020, 40(18):160 − 161. doi: 10.3969/j.issn.1673-4076.2020.18.078
    [12] 黄晓烁. 微型天然气管网压力能发电智能化工艺开发及设计[D]. 广州: 华南理工大学, 2018.
    [13] 程勇, 彭亮, 崔少博, 等. 永磁同步风力发电系统功率优化新策略[J] . 现代电子技术,2018, 41(16):135 − 139.
    [14] 齐淑萍. 一种新型矿用本质安全电源的设计[J] . 电子器件,2019, 42(3):647 − 651. doi: 10.3969/j.issn.1005-9490.2019.03.021
    [15] 房绪鹏, 于志学, 秦明, 等. 用于本质安全电源的新型截流型保护电路[J] . 工矿自动化,2016, 42(12):56 − 58.
  • 加载中
图(13) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  430
  • HTML全文浏览量:  166
  • PDF下载量:  46
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-04
  • 刊出日期:  2022-09-26

目录

    /

    返回文章
    返回