基于超级电容的罐笼能量回馈系统方案研究

任辉 胡国文 杨晓冬

摘 要：矿井罐笼作为矿井提升机系统的重要组成部分起着输送的作用，但由于工作环境的特殊性，外界很难向其内部输送电力，进而无法实现信息交互、照明、报警等基本功能，存在很大的安全隐患。针对这种情况，在充分了解罐笼运行特性及机械结构的基础上，提出了一种以超级电容为储能单元的矿井罐笼自发电与能量回馈系统。整个系统包含交流发电、整流、直流侧稳压、DC/DC变换、储能等单元。为验证系统方案的可行性，在Matlab/Simulink仿真环境下搭建各单元仿真模型进行验证，并对仿真结果进行分析。结果表明，储能单元的加入为矿井罐笼系统功率平衡提供了有力支撑，基于超级电容的罐笼能量回收系统在很大程度够解决罐笼供给电能的问题。

关键词：矿井罐笼；超级电容；能量回馈；Matlab/Simulink

中图分类号： TM92 文献标志码：A [WT]文章編号：1672-1098（2017）03-0050-06

Abstract：Mine cages serve as an important part in the mine hoist system， but because of the particularity of the working environment， it is difficult for the outside world to transmit electric power to the inside， which can not realize the basic functions such as information exchange， lighting and alarming. In view of this situation， based on the understanding of the running properties and mechanical structure of the cage， a self - generation and energy feedback system of mine cage with super capacitor as energy storage unit is proposed. The whole system includes AC power generation， rectifier， DC side regulator， DC / DC conversion， energy storage and other units. In order to verify the feasibility of this system scheme， the simulation model of each unit was built in Matlab / Simulink simulation environment， and the simulation results were analyzed. The results show that the addition of the energy storage unit provides a strong support for the power balance of the coal cage system. The energy recovery system based on the super capacitor can solve the problem of supplying the energy of the cage to a great extent.

Key words：Mine cage； super capacitor； energy feedback； Matlab/Simulink

矿井罐笼作为矿井提升机系统的重要组成部分，起着输送人员、设备、货物等类似于电梯的作用。为了保证整个矿山提升系统安全稳定的运行，需要对提升机的运行状态进行实时监测，目前所采用的传统矿井提升机状态监测系统主要通过地面机房对牵引机的控制来实现，但其不能对罐笼部分的具体情况做出有效的判断。究其原因，主要是由于矿井提升机处于易燃易爆煤矿的特殊环境，再加上井道垂直高度较大等因素，使得无法通过随行电缆的方式将电力输送至罐笼内部，进而也就无法有效地对罐笼进行状态监测，在很大程度上降低了矿井提升机运行系统的自动化程度，同时也增加了工作人员安全的危险程度[1]。……