能量回饋裝置應(yīng)用范圍

電梯節(jié)能改造與設(shè)備配套

起重機(小功率提重機)、提升機等節(jié)能改造與設(shè)備配套

礦山直井、斜井，單溝道、雙溝道等各種提升機配套和節(jié)能改造

各種起重機、港口提升機等設(shè)備配套和節(jié)能改造

其它勢能設(shè)備的高可靠性回饋節(jié)能

淀粉廠、制藥廠等工業(yè)離心機設(shè)備配套和節(jié)能改造

其它大慣性負載設(shè)備的節(jié)能改造

測功機等設(shè)備的配套和節(jié)能改造

其它連續(xù)發(fā)電并需要回饋電網(wǎng)的工業(yè)現(xiàn)場

油田抽油機的節(jié)能改造

小功率離心機、工業(yè)洗衣機等慣性機械的節(jié)能改造與設(shè)備配套

1、回饋節(jié)能基本原理

將運動中負載上的機械能(位能、動能)通過能量回饋裝置變換成電能(再生電能)并回送給交流電網(wǎng)，供附近其它用電設(shè)備使用，使電機拖動系統(tǒng)在單位時間消耗電網(wǎng)電能下降，從而達到節(jié)約電能的目的。

2、回饋節(jié)能解決方案

能量回饋裝置的作用就是能有效的將電動機的再生電能高效回送給交流電網(wǎng)，供周邊其它用電設(shè)備使用，節(jié)電效果十分明顯，一般節(jié)電率可達15%~45%。此外，由于無電阻發(fā)熱元件，機房溫度下降，可以節(jié)省機房空調(diào)的耗電量，在許多場合，節(jié)約空調(diào)耗電量往往帶來更優(yōu)的節(jié)電效果。

在電梯、礦山提升機、港口起重機、工廠離心機、油田抽油機等許多場合，都會伴隨著負載勢能、動能的變化。比如，提升機、起重機等在下放重物時勢能會減小，離心機設(shè)備在停機時，動能會減小。而由能量守恒定律我們知道，能量是不會憑空消失的，那么這部分能量到哪里去了呢?答案是通過電機轉(zhuǎn)換成為了再生電能。實際上，在采用變頻調(diào)速的設(shè)備里，這部分電能一般是通過能耗制動電阻再轉(zhuǎn)換為熱能白白浪費掉了的。

設(shè)想如果能夠有一種裝置，將這部分再生電能利用起來回送到電網(wǎng)，那么不是可以省下這部分電能，起到節(jié)能降耗的效果嗎?能量回饋裝置就是這樣一種產(chǎn)品。它使用的電力電子變換技術(shù),其主要實現(xiàn)的作用就是將上述設(shè)備在運行過程中所產(chǎn)生的再生電能利用起來，并轉(zhuǎn)換為同步的交流電能回送到電網(wǎng)，起到節(jié)電的效果。

萬洲集團新推出的節(jié)能專用產(chǎn)品，適用于國民經(jīng)濟各行業(yè)具有位能負載、大慣量負載和長時間(頻繁)減速制動的場合，產(chǎn)品配套與節(jié)能改造。WNK系列回饋節(jié)能裝置采用了第三代電流控制算法，核心部分采用了美國TI的工業(yè)控制專用DSP處理器和高性能電力電子器件IGBT/IPM，使產(chǎn)品的回饋效率高，電流諧波極小，從而避免了常見回饋裝置對現(xiàn)場設(shè)備控制系統(tǒng)的干擾，確保了加裝回饋裝置后不會影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運行。

¥ 電壓、功率范圍:220V-380V;7.5-300kw。

¥ 替代性:制動單元+電阻的使用=能量回饋制動器，完全替代。

¥ 節(jié)能性:把再生能量回饋電網(wǎng)，效率高達97%，增加運行經(jīng)濟效益，節(jié)能環(huán)保。

¥ 安全性:采用先進的電力電子技術(shù)和高性能的IGBT作為開關(guān)器件;

采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出相位準確、有效抑制高次諧波;

采用DSP中央處理器，速度快、精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強;

電壓畸變率<5%，符合IEC61000-3-2及GB/T14549對電網(wǎng)諧波的要求;

完善制動效果，適應(yīng)快速制動和頻繁制動的工程需求。

&yen; 回饋性:采用自診斷技術(shù)確保輸出電壓精確，防止電流回送，使變頻器不受任何影響。

&yen; 實用性:系統(tǒng)節(jié)電效果好，發(fā)熱量低、安全性高、維護工作量小。

&yen; 可以并聯(lián)使用應(yīng)用于較大功率場合

而采用先進的 IGBT 器件和相幅控制 PWM 算法，可用于提高變頻器的減速制動能力，同時將電機在制動過程中產(chǎn)生并輸入到變頻器的能量回饋到電網(wǎng)，從而在滿足變頻器有效制動的同時，能把95% 以上的再生電能回收利用。

為了解決電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的再生能量，德國和日本的公司都研制推出了電機四象限運行的變頻器或電源再生裝置，將再生能量回饋到電網(wǎng)中。但這些裝置普遍存在的問題是這些裝置價格昂貴，再加上一些產(chǎn)品對電網(wǎng)的要求很高，不適合我國的國情。而國內(nèi)在中小容量系統(tǒng)中大都采用能耗制動方式，即通過內(nèi)置或外加制動電阻的方法將電能消耗在大功率電阻器中，實現(xiàn)電機的四象限運行，該方法雖然簡單，但缺點是顯而易見的:(1)浪費能量，降低了系統(tǒng)的效率;(2)電阻發(fā)熱嚴重，影響系統(tǒng)的其他部分正常工作;(3)簡單的能耗制動有時不能及時抑制快速制動產(chǎn)生的泵升電壓，限制了制動性能的提高。

通用變頻器大都為電壓型交-直-交變頻器。三相交流電首先通過二極管不控整流橋得到脈動直流電，再經(jīng)電解電容濾波穩(wěn)壓，最后經(jīng)無源逆變輸出電壓、頻率可調(diào)的交流電給電動機供電。這類變頻器效率高、精度高、調(diào)速范圍寬，所以在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。但是通用變頻器不能直接用于需要快速起、制動和頻繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速系統(tǒng)，如高速電梯、礦用提升機、軋鋼機、大型龍門刨床、卷繞機構(gòu)張力系統(tǒng)及機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)等。因為這種系統(tǒng)要求電機四象限運行，當(dāng)電機減速、制動或者帶位能性負載重物下放時，電機處于再生發(fā)電狀態(tài)。由于二極管不控整流器能量傳輸不可逆，產(chǎn)生的再生電能傳輸?shù)街绷鱾?cè)濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓。而以IGBT為代表的全控型器件耐壓較低，過高的泵升電壓有可能損壞開關(guān)器件、電解電容，甚至?xí)茐碾姍C的絕緣，從而威脅系統(tǒng)安全工作，這就限制了通用變頻器的應(yīng)用范圍。

電梯的運行離不開電能，由于電梯在空載或輕載上行時以及滿載或重載下行時曳引機會產(chǎn)生再生能量。并且這些再生能量必須要得到適當(dāng)處理，而能量回饋技術(shù)正是解決再生能量的最佳處理方法。電梯能量回饋技術(shù)的研究就是要解決電梯運行過程中的能量浪費問題，降低電梯的能耗，這對于國民經(jīng)濟具有重要的社會意義和經(jīng)濟效益。

系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由濾波電容、三相IGBT全橋、串聯(lián)電感及一些外圍電路組成。電梯能量回饋系統(tǒng)的輸入端與電梯變頻器的直流母線側(cè)相連，輸出端與電網(wǎng)側(cè)相連。

當(dāng)電梯曳引機工作在電動狀態(tài)時，開關(guān)器件V1~V6全部被封鎖，處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)，能量累積在變頻器直流母線側(cè)，產(chǎn)生泵升電壓，當(dāng)直流母線電壓超過啟動有源逆變電路的工作電壓Ed并滿足其它逆變條件后，能量回饋系統(tǒng)開始工作，將直流母線上的能量回饋電網(wǎng)。隨著這部分能量的釋放，直流母線電壓逐漸下降，當(dāng)回落到設(shè)定值后，回饋系統(tǒng)停止工作。另外，連接在逆變電路與三相交流電網(wǎng)之間的高頻磁芯扼流電抗器將吸收直流母線電壓和電網(wǎng)線電壓的差值，以減小對電網(wǎng)電壓的影響。

電梯運行時有四個工況分別是:(1)空車上行和滿載下行，即轎箱或配重較輕的一邊上升，此時是系統(tǒng)釋放勢能的過程，曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)。(2) 空車下行與滿載上行，即轎箱或配重較輕的一邊下降，此時系統(tǒng)勢能在不斷增加，曳引機工作在電動狀態(tài)。(3)當(dāng)電梯到達所在樓層減速制動時，系統(tǒng)釋放動能，此時曳引機也工作在發(fā)電狀態(tài)。(4)電梯在半載或在接近半載狀態(tài)下運行，此時曳引機工作在平衡或接近平衡工況，這是電梯運行的最大概率工況。

當(dāng)電梯運行在(1)、(3)工況時，曳引機工作在發(fā)電狀態(tài)，所產(chǎn)生的能量通過電動機和變頻器轉(zhuǎn)化為變頻器直流母線上的直流電能。這些能量被臨時存儲在變頻器直流回路的大電容中，能量回饋系統(tǒng)是將電梯變頻器直流側(cè)大電容中儲存的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電，并回送到電網(wǎng)。