能量回馈单元原理及应用
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电梯一体化能量回馈原理及应用摘要:电梯作为一种垂直运输工具,在人们的日常生活中发挥着不可替代的作用。
随着电梯数量的不断增加,电梯能耗问题越来越受到人们的重视。
面对日益强化的资源环境约束,人们的危机意识不断增强,绿色低碳发展理念深入人心。
因此,利用能量回馈原理提高电梯的电能利用率具有重要意义。
关键词:电梯;能量回馈;原理;应用电梯作为一种高能耗的特种设备,人们在享受电梯带来便利的同时,电梯的节能问题也越来越突出。
而能量回馈技术是降低电梯能耗最具潜力的技术,它是将制动电阻原消耗的电能,通过逆变器转换为交流电能,送回交流电网进行再生运行或供附近其他用电设备使用,使电动机拖动系统单位时间内消耗的电能减少,以达到节约电能的目的。
一、电梯的概念依照电梯在实际生活中的运用及特征,电梯的含义分为广义和狭义。
狭义的电梯是指对规定楼层进行服务,具有轿厢等垂直或倾斜的升降设备,不包括自动人行道及自动扶梯等。
对广义的电梯而言,其主要是指具有动力驱动,可沿着刚性导轨进行运行的箱体或沿着固定的线路进行运行的梯级、踏步等,可对人或货物进行升降或平行运送的机电设备。
此外,按运行速度电梯可分为超高速、高速、快速及慢速几种类型。
同时,还可按用途的不同加以区分,如客梯、观光梯等,随着科技的发展,还出现了一些较为特殊的电梯,如立体停车场中所使用的电梯等。
二、能量回馈原理电梯作为垂直交通运输设备,其向上运送与向下运送的工作量大致相等,驱动电动机通常是工作在拖动耗电或制动发电状态下。
当电梯轻载上行及重载下行及电梯平层前逐步减速时,驱动电动机工作在发电制动状态下。
此时是将机械能转化为电能,过去这部分电能要么消耗在电动机的绕组中,要么消耗在外加的能耗电阻上。
前者会引起驱动电动机严重发热,后者需要外接大功率制动电阻,不仅浪费了大量的电能,还会产生大量的热量,导致机房升温。
有时候还需要增加空调降温,从而进一步增加了能耗。
电能回馈技术利用变频器交-直-交的工作原理,将机械能产生的交流电(再生电能)转化为直流电,再通过电能回馈技术将直流电逆变成交流电回馈到电网,供电网其他设备使用,从而使总耗电量下降,以起到电梯节能的目的。
整流回馈单元
(最新版)
目录
1.整流回馈单元的定义与作用
2.整流回馈单元的基本原理
3.整流回馈单元的关键技术
4.整流回馈单元的应用领域
5.整流回馈单元的发展前景
正文
整流回馈单元是一种电子元件,主要用于将交流电转换为直流电,并在电路中回馈电能。
它具有高效、节能、环保等特点,广泛应用于工业、家用电器、交通运输等领域。
整流回馈单元的基本原理是利用半导体材料,在交流电压的作用下产生整流效果,将交流电转换为直流电。
整流过程中,半导体材料会产生热量,通过散热装置将热量散发出去,保证整流回馈单元的正常工作。
整流回馈单元的关键技术包括整流器件的选型、整流电路的设计、散热装置的优化等。
其中,整流器件的选型关系到整流效果和电路的稳定性;整流电路的设计要兼顾效率和安全性;散热装置的优化则能提高整流回馈单元的使用寿命和可靠性。
整流回馈单元的应用领域非常广泛,如家用电器、工业控制、交通运输等。
在家用电器中,整流回馈单元可以为电视机、洗衣机、空调等提供稳定的直流电源;在工业控制领域,整流回馈单元可以实现对电机、变频器等设备的精确控制;在交通运输领域,整流回馈单元可以为新能源汽车等提供动力。
随着科技的发展,整流回馈单元在技术上不断创新,性能得到提升,
应用领域也在不断拓展。
能量回馈单元基本原理及应用收藏此信息打印该信息添加:单升华来源:未知单升华北京时代新纪元技术有限公司,北京100085摘要 TEFU系列能量回馈单元是与通用变频器配套使用的设备,采用正弦波电流跟踪技术,它主要应用于往复运动、频繁正反转和快速停车的场合,如油田抽油机、电梯、卷绕设备、大型龙门刨床、机床主轴等。
与通常采用制动单元和制动电阻的方式相比,能量回馈单元可以显著节能,并且制动转矩响应动作迅速,是一款绿色、环保、节能的产品。
介绍了它的基本原理、试验波形及应用。
关键字正弦波电流跟踪;制动转矩;响应时间;节能The Basic Theory and Application of TEFU Series Energy Feedback UnitSHAN ShenghuaBeijing New Century Technologies Co. Ltd.,Beijing 100085 China Abstract TEFU series energy feedback unit is a device that is used with general inverter, the sine wave current tracking technology is adopted. The fields of application include reciprocation,often changing direction and rapid brake,such as take out oil machine,elevator,winding device,large planer,principal axis etc. It can save more energy compared with brake unit and brake resistor,and the brake torque is bigger. It is a green, safeguard inviroment and save energy product. It's basic theory,test waves and applicationsis introduced.Keywords sine wave current tracking technology;brake torque;response time;save enengy0 引言在变频器电气传动系统中,当电机的负载是位能式负载,如油田抽油机、矿用提升机等,或大惯量负载,如风机、水泥制管、动平衡机等,以及轧钢机、大型龙门刨床、机床主轴等需要快速制动类负载时,电机都不可避免地存在发电过程,即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下,使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速,电机所发出的电能,将会通过变频器逆变桥的续流二极管组成的三相整流电路,储存在变频器的直流母线的滤波电容中。
电机控制系统中的能量回馈技术电机控制系统中的能量回馈技术在现代工业自动化领域中起着至关重要的作用。
能量回馈技术是指通过某种方式将电机系统产生的能量进行回馈利用,以达到能效优化、节能减排的目的。
在电机控制系统中,能量回馈技术可以有效降低系统的能耗,提高系统的运行效率,延长设备的使用寿命,是一种非常重要的技术手段。
一、能量回馈技术的工作原理能量回馈技术主要包括能量回馈装置和能量回馈控制系统两部分。
能量回馈装置通过不同的原理将电机系统产生的能量进行回馈利用,如惯性回馈装置、发电回馈装置、机械回馈装置等。
能量回馈控制系统则通过检测和分析能量回馈装置输出的能量状况,对电机控制系统进行智能调控,实现能量的高效利用。
通过这种方式,能量回馈技术可以将电机系统产生的惯性能量、制动能量等在一定程度上回馈到电网中,减少电机系统的能量损耗,提高系统的整体能效。
二、能量回馈技术的应用领域能量回馈技术广泛应用于各种电机控制系统中,包括电梯系统、风力发电系统、电动汽车系统等。
在电梯系统中,能量回馈技术可以将电梯在下行过程中产生的制动能量回馈到电网中,减少了电梯系统的能耗,提高了系统的整体运行效率。
在风力发电系统中,能量回馈技术可以通过智能控制系统将风力发电机产生的多余电能回馈到电网中,实现风力发电系统的能量储存和再利用。
在电动汽车系统中,能量回馈技术可以将电动汽车制动时产生的能量回馈到电池中,延长了电动汽车的续航里程,提高了电动汽车的能效。
三、能量回馈技术的发展趋势随着节能减排的国家政策日益严格,能量回馈技术在电机控制系统中的应用前景十分广阔。
未来,随着智能控制技术的不断发展和完善,能量回馈技术将会变得越来越智能化、高效化。
同时,随着新能源技术和储能技术的不断创新,能量回馈技术将会在电机控制系统中得到更加广泛的应用,并对整个工业自动化领域产生深远的影响。
总的来说,电机控制系统中的能量回馈技术是一种具有重要意义的技术手段,可以有效提高系统的能效,降低系统的能耗,延长设备的使用寿命。
变频器能量回馈单元工作原理变频器能量回馈单元工作原理,听起来好像很高大上的样子,其实呢,它就是一个很厉害的“回收站”,可以把我们浪费掉的能量重新利用起来。
那么,这个“回收站”到底是怎么工作的呢?接下来,就让我来给大家慢慢道来。
我们要了解一个概念,那就是“能量”。
能量就像是我们生活中的一种货币,只要你愿意付出,它就会不断地增加。
而变频器能量回馈单元呢,就是帮助我们把这些浪费掉的能量收集起来,然后再把它变成我们想要的东西。
那么,这个“回收站”是怎么收集能量的呢?其实很简单,它主要通过两种方式来实现:一种是通过电机的转速反馈,另一种是通过电网的电压反馈。
我们来说说第一种方式。
在我们的生活中,有很多东西都是需要转动才能工作的,比如说风扇、空调、洗衣机等等。
而这些设备的工作原理就是通过电机来驱动它们的工作。
那么,电机是怎么工作的呢?原来,电机是通过电磁感应原理来产生动力的。
当电流通过电机的时候,会产生一个磁场,而这个磁场会与电机周围的导体产生相互作用力,从而使电机转动。
而变频器能量回馈单元呢,就是通过检测电机的转速来判断它是否在工作。
具体来说,它会在电机的某个部位安装一个传感器,这个传感器可以感知到电机的转速。
然后,变频器能量回馈单元会根据这个转速来计算出电机所消耗的能量。
如果发现电机的转速比较低,那么就说明它没有在工作,这时候变频器能量回馈单元就会把这个能量回收起来。
接下来,我们来说说第二种方式。
在我们的家庭用电中,有时候会出现电压不稳定的情况。
比如说晚上高峰期,家里用电量比较大,这时候就会导致电压下降。
而变频器能量回馈单元呢,就是可以通过监测电网的电压来判断它的稳定性。
具体来说,变频器能量回馈单元会在电网上安装一个电表,这个电表可以实时地监测电网的电压。
然后,变频器能量回馈单元会根据这个电压来计算出电网的稳定性。
如果发现电网的电压经常波动,那么就说明它不太稳定,这时候变频器能量回馈单元就会把多余的能量回收起来。
新能源汽车功率电子系统的电能回馈技术电能回馈技术是新能源汽车中一个重要的技术领域,它可以有效地利用车辆运行过程中产生的电能,并回馈给电池进行储存和利用。
本文将从新能源汽车功率电子系统的电能回馈技术原理、应用及发展前景等方面进行探讨。
一、电能回馈技术的原理电能回馈技术通过在新能源汽车功率电子系统中引入逆变器和直流/直流转换器等装置,将车辆在制动、滑行等过程中产生的惯性电能或电池能量释放成电,再通过逆变器将其转换为交流电能回馈给电池。
这样可以将能量的损失降至最小,提高整车的能源利用效率。
二、电能回馈技术的应用1. 制动能量回馈:在新能源汽车制动过程中,制动器会产生大量的过程能量被浪费,而电能回馈技术可以通过电机作为发电机,将制动过程中产生的电能回馈到电池中,减少能量的损失,提高能源的利用效率。
2. 滑行能量回馈:在新能源汽车滑行过程中,车辆会失去动力,而电能回馈技术可以将惯性电能转化为电能并回馈到电池中,使得车辆在滑行过程中能够继续储存电能,提高整车的续航里程。
3. 能量转移:电能回馈技术还可以通过电池将电能回馈到驱动电机中,提供更加强劲的动力输出,增加整车的加速性能。
三、电能回馈技术的发展前景随着新能源汽车市场的不断扩大,电能回馈技术也逐渐得到了广泛的应用和推广。
它在提高能源利用效率、延长电池寿命、降低车辆能耗等方面具有明显的优势,对于新能源汽车的发展具有重要的意义。
未来,随着电池技术的不断进步和电能回馈技术的不断创新,电动汽车的续航里程将进一步延长,整车的能源利用效率将进一步提高。
同时,电能回馈技术还可以与其他技术相结合,如能量回收系统、太阳能充电等,进一步提升新能源汽车的性能和可持续发展能力。
总之,电能回馈技术是新能源汽车领域的一项重要技术,它能够有效地提高能源利用效率、延长电池寿命,对于推动新能源汽车领域的发展具有重要的意义。
随着技术的不断创新和应用的不断扩大,相信电能回馈技术在未来会有更加广阔的发展前景。
MDBF能量回馈单元在电梯行业的应用一、电梯能耗的现状据中国电梯协会提供的信息显示,全国在用电梯总保有量已超过90万台,成为世界上电梯总保有量最多的国家。
而且,随着我国城市化进程进入快速发展期,每年都将有超过15万台新增电梯(新增电梯数量世界第一)投入使用。
电梯作为交通工具,已经成为人们日常生活不可缺少的一部分。
电梯运营离不开电能,一般正常使用的普通电梯,每天用电量大约在30度至150度之间,如果按照一部电梯每天用电80度计算,每年耗电量达29200度。
由此可见,电梯能耗已经成为建筑能耗的重要部分。
电梯在使用过程中,有电动运行与发电运行(也叫制动运行)两种状态。
其中的发电运行状态会产生一部分能量,我们称之为再生能源。
目前市场上使用的电梯(除进口高速电梯之外,约占总量的2%)将再生能源消耗在制动电阻上,在浪费这些能源的同时,也造成了电梯控制柜的发热。
如果将这部分再生能源收集起来,每年节约的电能相当可观。
我们简单计算一下,一般使用能量回馈装置来收集电梯再生能源,可以节省15%~45%的耗电量。
按照平均20%的数据计算,如果全国的电梯都安装了能量回馈装置,每年可以从电梯中回收52.56亿度电。
这个数字是什么概念呢?我们看一下,据中国水利网数据,国家黄河小浪底水电厂每年发电量平均为51亿度,也就是说,全国的电梯使用能量回馈装置来收集电梯再生能源,相当于又造了一个小浪底水电厂!使用能量回馈装置收集电梯再生能源,同时也降低了电梯运行中的发热量,将大大降低电梯控制系统的故障率,延长使用寿命。
21世纪能源将日益紧张,我国又是能源消耗大国,节能势在必行。
因此,使用能量回馈装置收集电梯再生能源是利国利民的一件好事,是造福子孙后代的大事!二、电梯能量回馈节能原理图1所示的是四层电梯示意图,从图中可以看到,电梯的轿厢与电梯配重连接在钢丝的两端,悬挂于电梯驱动电动机上。
当电动机正向或者反向旋转时,轿厢会相应的上行或者下行,实现了电梯运送乘客或者货物的目的。
电力测功机加载能量回收方案1、设备概况电力测功机机主要参数如下:电力测功机 1项目参数备注额定电压660V额定功率300kW数量1台电力测功机 2项目参数备注额定电压660V额定功率750kW数量1台2、选型配置方案○1能量回馈选型根据现场的工况参数,结合我公司关于电力测功机设备的工程改造经验,建议能量回馈装置及配置选型如下:电力测功机1能量馈装置项目参数备注额定电压660V额定功率300kW额定电流164A数量2台并联使用电力测功机2 能量馈装置项目参数备注额定电压660V额定功率300kW额定电流164A数量5台并联使用②能量回馈回收加载能量的优势加载能量回馈利用,电源只是提供实验台传动系统的损耗而已,这对寿命实验、老化实验有非常好的节能效果。
由于能量回馈利用,测功机本身只是消耗了很少的能量,因此在一般的情况下,无需采用类似电涡流那样的水冷却系统,从而使得试验台的辅助系统大大简化。
IPC-PFH系列重载型能量回馈装置产品介绍IPC-PFH系列重载型能量回馈装置是采用加拿大技术生产制造的高性能传动节能产品,目前已经广泛应用于港口、电梯、起重、矿山提升机、离心机、油田抽油机、风力并网发电等各种场合。
IPC-PFH系列重载型能量回馈装置可以把电机调速等过程中所产生的再生电能回馈到电网,避免了采用常规能耗式制动单元因电阻发热而造成的能量损耗,从而达到可观的节能效果,也可以实现风力、太阳能等的并网发电。
该系列产品内部已经安装有电抗器和噪声滤波器,可以直接接到电网,不会对电网和周边的电器设备造成干扰。
其主回路原理图如下图所示:当电力测功机的加载电机变频驱动系统,将原动机产生的机械能转换为电能,回馈到加载电机变频驱动系统的直流回路,并引起储能电容两端电压升高。
通常情况下,为了保证变频器系统的正常工作,会使用能耗电阻消耗这部分再生电能。
但是由于电阻过热,则会导致电阻及其引线烧断,从而产生一系列安全问题,更重要的是造成了再生电能很大浪费。
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变频器能量回馈单元工作原理变频器,听起来是不是有点高大上?其实,它就像是咱们日常生活中的调音师,把电机的速度调得恰到好处。
而今天,我们要聊的就是“能量回馈单元”,这可真是变频器中的小精灵,能让我们省不少电呢!接下来,咱们就一起揭开这个小精灵的神秘面纱,看看它是怎么运作的。
1. 能量回馈单元是什么1.1 小知识:什么是能量回馈单元?简单来说,能量回馈单元就是一种能把电机在工作中多余的能量回收利用的装置。
想象一下,你骑自行车下坡的时候,不小心踩到了刹车,这时候车子会慢下来,但如果你能把这股能量存起来,再用在上坡时,那可真是省钱又省力,咱们的变频器就是这么聪明,能把电能“存储”起来,等着用的时候再给你派上用场。
1.2 工作原理:这家伙到底怎么工作的?能量回馈单元的工作原理其实不复杂。
它的主要任务就是把电机在减速或者制动时产生的能量转化为电能,存储起来,等到需要的时候再释放出来。
就像把你吃剩的蛋糕放进冰箱里,留着下次慢慢享用一样,既实用又节省。
2. 能量回馈的好处2.1 省电省钱,真香!咱们都知道,电费涨得飞起,能省一点是一点。
而变频器的能量回馈单元就能把那些“浪费”的电能回收利用,反正闲着也是闲着,何乐而不为呢?这些回收的电能不仅可以供给电机本身,甚至还可以反哺到电网中去,真是个一举两得的好办法。
2.2 延长设备寿命,稳稳的幸福!除了省电,能量回馈单元还能帮助延长设备的使用寿命。
因为电机在减速和制动时,能量回馈单元的工作可以有效减少电机的热量积累。
想象一下,机器也像人一样,时不时放松一下,避免过度劳累,那可真是“宁可养兵千日,不可用兵一时”呀!3. 应用场景3.1 工业领域:默默奉献的英雄在很多工业领域,变频器的能量回馈单元发挥着不可或缺的作用。
比如在一些传送带、升降机或者电梯的工作中,频繁的启停导致大量能量的浪费,这时候就得靠它们来“捡漏”。
想象一下,每次电梯上下,能量回馈单元都在默默为你省电,真是无声的英雄。
能量回馈单元随着能源需求日益增加,传统的能源利用形式日益式微,有效利用多种能源来获取最大的能量效率,这是目前获得最大效率的方式之一。
而能量回馈(Energy Regeneration)技术正是面对能源需求日益激增这一情况发展而出,它利用能源回收系统,收集源于机械电气能量的产生,并将其以与用能量相同的形式还原回到原处,实现能量的有效回收和再利用。
能量回馈的基本原理就是利用机械电气能源的变换,将其转换为可以释放可供能源利用的能量。
这种能源转换的过程可以通过一种称为能量回馈单元(Energy Regeneration Unit,E-RU)的设备实现。
该设备可以将机械能量(如机械摩擦力)和电气能量(如电磁感应)转换成其他形式能量(如电能),通过再利用这些转换得到的能量来增加整体发电效率以满足能源需求。
具体来说,E-RU由电磁转换器、回馈容器、磁力器和压缩器组成。
首先,机械或电气输入能源(如机械运动或形成的电流)被电磁转换器转换为电能,随后电能被存储在回馈容器中。
接着,磁力器将电能转换为机械能,而压缩器则将能量压缩,从而有效地回收能源,并可重复使用。
能量回馈单元(E-RU)不仅提高了能源利用效率,而且具有维护费用低、使用简单、占地面积小、运行可靠性高等优点,可满足多种应用的需求。
它可以将交流电转换为直流电,可以帮助节约能源消耗。
此外,它还可以应用于能源补充、能量增强以及电力负荷的平衡等方面。
比如,可以将E-RU用于汽车,利用汽车动力源产生的机械能,实现能量回收,用于汽车电气系统的辅助供电。
能量回馈单元(E-RU)由于其结构简单、投资成本低、维护费用低、运行可靠性高、能源利用效率高等优点,已被广泛应用于各种工业领域,如能源补充、能量增强以及电力负荷平衡。
由于其结构简单,它也可以被广泛应用于汽车市场,实现能源的有效利用,减少汽车的污染,从而提高汽车的综合效率。
综上所述,能量回馈单元(E-RU)是一种用于有效和可靠地回收能源的新型装置,具有维护费用低、使用简单、占地面积小、运行可靠性高等优点,可满足多种应用的需求,已经广泛应用于工业和汽车市场。
能量回馈技术与应用范例能量回馈技术与应用范例一、技术简介在电梯、矿山提升机、港口起重机、工厂离心机、油田抽油机等许多场合,都会伴随着负载势能、动能的变化。
比如,提升机、起重机等在下放重物时势能会减小,离心机设备在停机时,动能会减小。
而由能量守恒定律我们知道,能量是不会凭空消失的,那么这部分能量通过电机转换成为了再生电能。
实际上,在采用变频调速的设备里,这部分电能一般是通过能耗制动电阻再转换为热能浪费掉了。
如果能够有一种装置,将这部分再生电能利用起来,那么不是可以省下这部分电能,起到节能降耗的效果吗?能量回馈装置就是这样一种技术。
它使用的电力电子变换技术,其主要实现的作用就是将上述设备在运行过程中所产生的再生电能利用起来,并转换为所需的电能再利用,起到节电的效果。
二、能量回馈技术基本原理该技术将运动中负载上的机械能(势能、动能)通过能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供自身或其它用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。
能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网,供周边用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达15%~45%。
此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。
但是,现行的国家电网不允许零星的再生电力回馈给公共电网,所以,现阶段的能源回馈装置产生的电能都是供给自身或周边的电器使用。
三、实践范例——电梯的能量回馈装置介绍1、技术背景随着现代化工业的高速发展,能源紧缺已成为日益突出的世界性问题。
我国近年来电能供需矛盾也日益突出,节能已成为中国经济生活势在必行的选择。
B、电梯能量回馈装置的基本原理系统的主回路结构如图2所示,主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。
电梯能量回馈系统的输入端与电梯变频器的直流母线侧相连,输出端与电网侧相连。
电网能量回馈技术将余电回馈到电网实现节能节能减排是我们建设环境友好型社会的必要举措。
随着能源需求的增长和环境问题的日益突出,电网能量回馈技术逐渐受到人们的关注。
该技术通过将余电回馈到电网,实现了能源的有效利用,进一步促进了节能减排的目标的实现。
本文将探讨电网能量回馈技术的原理、应用领域以及未来发展方向。
一、电网能量回馈技术的原理电网能量回馈技术,顾名思义,是将电能在供电过程中产生的余电回馈到电网,实现资源的再利用。
其原理主要包括分布式能源发电、逆变器和电网的三个关键环节。
在分布式能源发电环节,通过太阳能光伏、风能和水能等发电设备,将自然资源转换为电能。
这些分布式发电设备通常安装在建筑物屋顶、乡村地区或工业区等地,能够在本地产生绿色、可再生的电力。
逆变器环节是电网能量回馈技术中的重要一环。
逆变器能够将分布式发电产生的直流电转换为交流电,并能够根据电网的需求进行功率调整。
逆变器的稳定性和高效性对于电网能量回馈技术的实现起着至关重要的作用。
电网环节是电网能量回馈技术的最终目的地。
通过逆变器将直流电转换为交流电后,余电可以反馈到电网中,供其他用户使用。
这样一来,不仅实现了能源的有效利用,还提高了电网效率,降低了供电成本。
二、电网能量回馈技术的应用领域电网能量回馈技术在各个领域都有广泛的应用。
首先,它在家庭领域可以用于减少家庭用电成本。
例如,家庭使用太阳能光伏板发电,通过逆变器将余电回馈到电网,可以降低家庭的供电需求,减少电费支出。
其次,电网能量回馈技术在商业领域也有较大的应用空间。
商业建筑物的屋顶或停车场可以安装太阳能光伏板,将余电回馈到电网,为商业用电提供稳定的电源,并减少能源消耗与成本。
再次,在农业领域,农村地区可以利用电网能量回馈技术,通过光伏板将余电回馈到电网,为农业生产提供电力支持,降低农村地区的用电成本。
最后,在工业领域,电网能量回馈技术可以用于工业生产中的大型电力设备。
通过余电回馈到电网,可以降低工业生产过程中的耗电量,实现节能减排,并为企业节省用电成本。
根据中国电梯行业协会的统计数字,截至目前国内电梯的保有量约为250万台,国内每年销售的新梯正以50万台以上的速度递增,中国已经成为世界电梯超级大国。
随着中国电梯数量的不断激增,一部普通的电梯每天约用电50~150度。
按照每台电梯用电量80度/天,保守数量全国电梯250万台计算,每天消耗电能约为20000万度,每年的消耗的电能为720亿度,全国每年电梯消耗的电能接近三峡水电站一年的发电量,可见电梯消耗电能巨大。
电梯节能需求刻不容缓,节能电梯将是未来电梯发展的必然趋势。
最近10年,无齿轮曳引机已经逐步取代了有齿机,比传统的有齿轮曳引机节能40%左右,在电梯节能上已经迈开了一大步,但电梯的能耗依然很大,和空调并称两大“电老虎”,节能需求依然迫切。
近年来市场上又出现了电梯能量回馈装置,向电梯节能方向上又迈了一大步。
目前,国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压。
由于电梯运行过程中,通过电阻产生的热量非常之高,电阻局部温度通常都是在100℃以上,为了使机房温度降低到常温状态,让电梯免于因高温而产生故障,用户需要安装大排风量的空调或风机;在电梯功率较大的机房,往往需要空调、风机同时使用,或是多台空调、多台风机同时启动。
在有些地方降温设备的耗电量往往比电梯的用电量还要高,用户明知能耗严重,却毫无办法。
1、电梯运行特性及现行节能众所周知,电梯是往复运动的,在电梯重载上行和轻载下行时,曳引机处于电动状态,带动轿厢运动;而当电梯在重载下行和轻载上行时,曳引机是发电状态,曳引机所发的电会是驱动器的直流电压升高,为了保证驱动器的正常工作,必须将所发的电处理掉,传统的做法是在驱动器上加制动单元和制动电阻,以热损耗的方式将曳引机所发的电通过制动电阻消耗掉。
由于曳引机所发的电被制动电阻以热能耗的方式消耗掉,没有有效的利用起来,目前也有一些方案可将这部份能耗加以利用,主要有以下几种:(1)采用大电容储能的方式,在电梯曳引机处于发电状态时,通过电路给大电容来充电,而大电容的电能用来给驱动器的控制电路部分来提供电能;采用大电容储能的方式实现了对所发的电再利用的一种进步,但是驱动器的控制电路部分功率很小,所以所消耗的电能也很小,因此曳引机所发的电能无法全部储存在大电容中,无法储存的部分还是需要通过制动电阻以热能的方式来消耗掉。
能量回馈技术与应用范例一、技术简介在电梯、矿山提升机、港口起重机、工厂离心机、油田抽油机等许多场合,都会伴随着负载势能、动能的变化。
比如,提升机、起重机等在下放重物时势能会减小,离心机设备在停机时,动能会减小。
而由能量守恒定律我们知道,能量是不会凭空消失的,那么这部分能量通过电机转换成为了再生电能。
实际上,在采用变频调速的设备里,这部分电能一般是通过能耗制动电阻再转换为热能浪费掉了。
如果能够有一种装置,将这部分再生电能利用起来,那么不是可以省下这部分电能,起到节能降耗的效果吗?能量回馈装置就是这样一种技术。
它使用的电力电子变换技术,其主要实现的作用就是将上述设备在运行过程中所产生的再生电能利用起来,并转换为所需的电能再利用,起到节电的效果。
二、能量回馈技术基本原理该技术将运动中负载上的机械能(势能、动能)通过能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网,供自身或其它用电设备使用,使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降,从而达到节约电能的目的。
能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网,供周边用电设备使用,节电效果十分明显,一般节电率可达15%~45%。
此外,由于无电阻发热元件,机房温度下降,可以节省机房空调的耗电量,在许多场合,节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。
但是,现行的国家电网不允许零星的再生电力回馈给公共电网,所以,现阶段的能源回馈装置产生的电能都是供给自身或周边的电器使用。
三、实践范例——电梯的能量回馈装置介绍1、技术背景随着现代化工业的高速发展,能源紧缺已成为日益突出的世界性问题。
我国近年来电能供需矛盾也日益突出,节能已成为中国经济生活势在必行的选择。
作为现代建筑最大“用电老虎”之一的电梯,已成为节能研发的首选。
据中国电梯协会提供的信息显示,截止到2008年年底,我国电梯的保有量已达到115.3万台,居世界之首。
而且,随着我国经济生活进入高速发展时期,电梯的使用量还在以年均15%—20%的速度递增。
变频器能量回馈单元工作原理变频器能量回馈单元,就像是一个聪明的小精灵,它默默地在电力系统中扮演着重要角色。
今天,我们就来聊聊这个“小精灵”的工作原理,让你对它有个全新的认识。
让我们从“小精灵”的名字说起。
它的名字叫能量回馈单元,听起来是不是有点像个调皮捣蛋的小鬼?没错,它就是那个能够把多余的电能“变魔术”般回收利用的家伙。
想象一下,你正在用电脑玩游戏,突然电脑屏幕亮了起来,告诉你电量不足了。
这时候,能量回馈单元就像个神奇的魔法师,它知道如何巧妙地将电脑产生的电能“变”成我们熟悉的电灯、电视甚至空调的能源。
接下来,我们来深入了解一下这个“小精灵”的工作过程。
想象一下,当你打开冰箱,里面的冰块开始融化,水滴滴答滴答地流到水槽里。
这时,能量回馈单元就开始了它的工作。
它像一个细心的管家,时刻关注着家里的电器消耗了多少电能。
当某个电器不再需要那么多电能时,能量回馈单元就会悄悄地启动,将多余的电能“偷”出来,储存起来。
等到你需要的时候,这些电能又会神奇地变成热能或者动能,帮助你更好地使用这些资源。
在这个过程中,能量回馈单元还像一个聪明的小帮手,它会根据各个电器的实际需求,智能地分配电能。
比如,当你正在看电视时,它会自动减少其他电器的电能供应,确保你的电视能够享受到充足的电力。
而当你关掉电视时,它又会迅速切换到其他电器,让它们也能享受到这份“免费”的电能。
能量回馈单元也不是万能的。
有时候,一些大功率的电器可能会对电网造成不小的压力。
这时候,能量回馈单元就需要发挥出它的“超能力”,通过调节电网的电流和电压,确保整个系统的稳定运行。
除了这些日常的小故事,能量回馈单元还有一个更宏大的使命——节能减排。
随着科技的发展,我们的用电设备变得越来越复杂,能耗也越来越高。
而能量回馈单元就像是一盏明灯,照亮了我们节能减排的道路。
它不仅帮助我们节约了电能,还减少了对环境的污染。
想想看,如果我们每个人都能像能量回馈单元一样,为环保贡献一份力量,那么这个世界一定会变得更加美好。
能量回馈单元能量回馈单元,全名为“变频器专用专用型能量回馈单元”,是变频器专用型制动单元的一种,主要用于大惯量、拖动性的变频调速系统中,帮助电机将其减速过程中所产生的再生电能回馈到电网,同时协助系统实现快速制动功能。
在变频调速系统中,当电机的负载是位能式负载如:油田抽油机、矿用提升机等;或大惯量负载如:风机、水泥制管、动平衡机等;以及轧钢机、大型龙门刨床、机床主轴等需要快速制动类负载时,电机都不可避免地存在发电过程,即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下,使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速,电机所发出的电能将会储存在变频器的直流母线滤波电容中,如果不把这部分能量消耗掉,那么直流母线电压就会迅速升高,影响变频器的正常工作。
能量回馈单元,通过自动检测变频器的直流母线电压,将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压,经多重噪声滤波环节后连接到交流电网,从而达到能量回馈电网的目的,回馈到电网的电能达到发电能量的97%以上,有效节省电能。
注意事项:2.1、能量回馈单元及与其相连接的设备内部都有危及人身安全的高压,错误的操作或不当的安装可能会导致人身财产的损失,因此建议由受过专门训练的人员安装操作。
2.2、安装和接线时,为确保安全,请务必将能量回馈单元和与其相连的变频器电源全部断开,并且等待5~10分钟,待变频器内部电容上储存的电能全部放电完毕后,才可操作。
2.3、能量回馈单元与变频器的距离尽可能靠近,最远不要超过2米。
2.4、由于能量回馈单元内部的特殊设计,使得用户可以不考虑电网的相序,即:能量回馈单元的A、B、C接线端子不用与电网的A、B、C或变频器的输入R、S、T一一对应。
但是接线时要求能量回馈单元的A、B、C端子必须和变频器的交流输入端子R、S、T直接相连,不可以通过任何中间开关或接触器,也不可以连接到其他交流回路。
2.5、能量回馈单元的DC(+)端子与变频器的直流母线正相连接,DC(-)与变频器的直流母线负相联接,这两根电缆建议采用软电缆,并且绞合连接,以减少辐射。
能量回馈单元基本原理及应用
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单升华
北京时代新纪元技术有限公司,北京100085
摘要 TEFU系列能量回馈单元是与通用变频器配套使用的设备,采用正弦波电流跟踪技术,它
主要应用于往复运动、频繁正反转和快速停车的场合,如油田抽油机、电梯、卷绕设备、大型龙门
刨床、机床主轴等。
与通常采用制动单元和制动电阻的方式相比,能量回馈单元可以显著节能,并
且制动转矩响应动作迅速,是一款绿色、环保、节能的产品。
介绍了它的基本原理、试验波形及应
用。
关键字正弦波电流跟踪;制动转矩;响应时间;节能
The Basic Theory and Application of TEFU Series Energy Feedback Unit
SHAN Shenghua
Beijing New Century Technologies Co. Ltd.,Beijing 100085 China Abstract TEFU series energy feedback unit is a device that is used with general inverter, the sine wave current tracking technology is adopted. The fields of application include reciprocation,often changing direction and rapid brake,such as take out oil machine,elevator,winding device,large planer,principal axis etc. It can save more energy compared with brake unit and brake resistor,and the brake torque is bigger. It is a green, safeguard inviroment and save energy product. It's basic theory,test waves and applications
is introduced.
Keywords sine wave current tracking technology;brake torque;response time;save enengy
0 引言
在变频器电气传动系统中,当电机的负载是位能式负载,如油田抽油机、矿用提升机等,或大惯量负载,如风机、水泥制管、动平衡机等,以及轧钢机、大型龙门刨床、机床主轴等需要快速制动类负载时,电机都不可避免地存在发电过程,即电机转子在外力的拖动或负载自身转动惯量的维持下,使得电机的实际转速大于变频器输出的同步转速,电机所发出的电能,将会通过变频器逆变桥的续流二极管组成的三相整流电路,储存在变频器的直流母线的滤波电容中。
如果不把这部分能量消耗掉,直流母线电压就会
迅速升高,影响变频器的正常工作。
通常处理这部分能量的方法是增加制动单元和制动电阻,将这部分电能消耗在电阻上变成热能浪费掉,而采用TEFU系列产品完全可以替代制动单元和制动电阻,并且可以将这部分能量回馈给电网,供其他设备使用,实现绿色、环保、节能的目的。
本文介绍的TEFU系列能量回馈单元提出了一种正弦波电流跟踪技术,使得回馈电网的电流波形畸变率<5%。
1 电机再生能量的几种常用处理办法
在电机传动领域中,当电机快速制动或被其他力量拖动而工作在再生发电状态时,为避免变频器出现过流或过压故障跳闸,需要采取一些措施来处理电机的再生发电能量。
1)采用制动单元和制动电阻,制动单元的工作原理是通过检测变频器的直流母线电压来实现对再生能量的处理。
当直流母线电压超过某一设定数值(如680 V)时,打开制动单元的开关将大功率制动电阻连接到直流母线上,释放储存在变频器内滤波电容上的电能,此时电阻将电能转变成热能消耗掉,制动能量被白白浪费,效率很低。
采用这种方式时,投资较少,性能上的缺点是制动响应时间慢,制动转矩不足。
2)在变频器的直流母线上并联超级大电容,这种方式的原理如图1所示。
其原理是将电机制动时的再生能量储存在足够大的超级电容器中,当电机工作在电动机状况时,又将储存在超级大电容中的电能利用,因此,这样的方式效率最高,基本没有损耗,转换效率可达99%以上(不考虑电机的发电效率)。
但是这种策略存在的致命缺点是电容的容量一般在法拉级,受制造工艺和材料的限制,超级大电容体积非常庞大,价格昂贵。
3)采用共用直流母线的策略,这种方式的原理如图2所示,但仅适合于多电机传动系统。
当系统中某台电机处在再生发电状态时,它所发出的电能可以被处于电动状态的其他电机所利用。
但是这种方案仅适用于多电机传动系统,而且要求处于发电状态的电机容量要远小于工作在电动状态的电动机容量,应用有一定的局限性。
由以上分析可见,不管采用上述何种方法处理电机的再生发电能量,都会或多或少地存在一些问题,不是耗能就是价格昂贵或者应用范围受限。
针对以上问题,很多学者都在研究能量回馈问题。
2 TEFU系列能量回馈单元基本原理
TEFU系列能量回馈单元,通过自动检测变频器的直流母线电压,采用正弦波电流跟踪技术,将变频器直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的三相交流电压,经多重噪声滤波后连接到交流电网。
从
而达到能量回馈的目的,并且实现单位功率因数回馈,回馈到电网的电能达到电机发电能量的97%以上,有效节省电能,其原理框图如图3所示。
具体的原理拓扑结构如图4 所示。
这样的拓扑结构可以很容易做到控制交流侧和直流侧之间有功功率和无功功率的交换。
所谓正弦波电流跟踪技术是指图4 中将电网电压的正弦波信号作为回馈电流的指令信号,通过闭环控制使得回馈电流波形跟踪电网电压信号的波形,从而实现回馈电流的正弦特性,减小回馈电流的畸变率。
3 实验波形
从下面的实验波形中,可以看到该能量回馈单元可以很好地处理电机再生发电的能量,同时完成单位功率因数回馈,而且回馈电流畸变率< 5%。
图5是能量回馈单元回馈时某一相的相电压和回馈的相电流,图中光滑的波形是电网相电压,另一波形是回馈电流,从中可以看到回馈的功率因数约等于1,回馈电流逼近正弦波。
图6是能量回馈单元工作时回馈电流和变频器直流母线电压的波形(100 V/div),从图中可以看到,制动时变频器直流母线电压迅速上升,达到690 V
时,回馈单元立即工作,很好地将直流母线电压稳定在700 V以内,变频器的停车时间约在0.6 s,回馈单元响应迅速(2 ms以内),制动力矩大。
4 应用
TEFU 系列能量回馈单元和变频器一起可以应用在位能式负载或大惯量负载和其他需要快速制动类负载的场合。
下面是TEFU 系列能量该回馈单元与时代TVF 8000 系列变频器在河北某单位B2016A型龙门刨床上的应用情况。
B2016A 型龙门刨床是机械加工初用的大型机床,是制造重型设备不可缺少的工作母机,主要用来加工大型工件的各种平面、斜面和槽,在机加行业应用非常广泛。
由于技术的限制,五六十年代的龙门刨床工
作台的拖动采用了电机扩大机—直流发电机—直流电动机方式,造成故障率高,体积大、电耗大、控制精度差、效率低等诸多缺陷。
基于以上种种弊端,我们对河北某加工厂的B2016A 型龙门刨床进行了变频改造,改造方案是采用时代TVF8000系列变频器配套TEFU 系列能量回馈单元方案+TVF8000 系列变频器配套制动单元和制动电阻方案。
将这两种方案进行对比,采用回馈单元的方案比采用制动单元和制动电阻的方案多节能20%,节能效果显著。
而且系统改造以后,运行稳定,可靠性高,系统维护简
单方便,回馈电能质量高,刨床的加工精度高,提高了加工质量与效率,延长了刀具的使用寿命。
5 结语
采用正弦波电流跟踪技术研制的TEFU 系列能量回馈单元,具有自动识别电网相序,有过流、过热、短路等全面保护功能,是一款绿色环保的节能产品。
从控制性能指标上看本产品还有改进之处,如可以采用空间电压矢量控制SVPWM 调制技术产生纯净的正弦波回馈电流等。
作者简介:
单升华(1967-),男,毕业于浙江大学电气学院,研究
方向为电力电子与电气传动。