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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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新時(shí)達(dá)-step AS510系列AFE在輪胎吊節(jié)能改造中的應(yīng)用

新時(shí)達(dá)-step AS510系列AFE在輪胎吊節(jié)能改造中的應(yīng)用

1、 概述        傳統(tǒng)輪胎吊是由柴油發(fā)電機(jī)組提供能源,在集裝箱下放過(guò)程中和大車、小車制動(dòng)過(guò)程中,電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài),勢(shì)能轉(zhuǎn)換成的電能無(wú)法回饋到電網(wǎng),只能通過(guò)直流側(cè)的制動(dòng)單元流向制動(dòng)電阻,變成熱能而消耗掉,以免造成直流側(cè)母線過(guò)壓。油改電工程實(shí)施后,輪胎吊實(shí)現(xiàn)了市電供電。在此基礎(chǔ)上,安裝AFE有源前饋單元可以將這部分再生能量返回電網(wǎng),進(jìn)一步降低能耗,同時(shí)AFE可以降低變頻器設(shè)備的電流諧波,提高產(chǎn)品功率因數(shù),改善電網(wǎng)質(zhì)量。

圖1 輪胎吊外形

2、 方案介紹        AS510系列AFE整流回饋單元是上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司針對(duì)工業(yè)起重機(jī)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一款A(yù)FE產(chǎn)品,用于輪胎吊、岸邊集裝箱橋式起重機(jī)、門座式起重機(jī)等位能負(fù)載類型應(yīng)用場(chǎng)合,主要起到有源整流和能量回饋的作用。AS510系列產(chǎn)品采用有源整流技術(shù)及矢量控制算法,標(biāo)配LCL濾波器,預(yù)充電回路,通過(guò)控制高速IGBT模塊, 可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和變頻直流母線間的能量的雙向流動(dòng),將由生產(chǎn)機(jī)械中的動(dòng)能或勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能及時(shí)、高效地回饋到電網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省用電。AFE工作時(shí)電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1,能夠提高用電設(shè)備和電網(wǎng)的功率因數(shù),降低配電容量并提高系統(tǒng)效率;在整流和回饋狀態(tài)下,其電網(wǎng)側(cè)電壓和電流的波形都是諧波含量很少的正弦波,消除了變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保用電,完成有源整流和能量回饋的作用。        在采用AS510系列AFE產(chǎn)品會(huì)有如下優(yōu)勢(shì): ?   * 在惡劣的電網(wǎng)條件下(電網(wǎng)波動(dòng)大,諧波含量高),AS510系列AFE通過(guò)先進(jìn)的鎖相控制技術(shù),保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并保證最好的運(yùn)行質(zhì)量; ?   * AS510運(yùn)行在額定負(fù)載下,保證電流諧波小于3%;減低系統(tǒng)諧波分量,優(yōu)化系統(tǒng)電網(wǎng)質(zhì)量;AS510系列產(chǎn)品具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng),負(fù)載波動(dòng)不受影響; ?   * AS510系列AFE產(chǎn)品工作時(shí)可以把系統(tǒng)電網(wǎng)的功率因數(shù)提高到接近于1; ?   * AS510系列AFE整流回饋單元操作簡(jiǎn)單、可靠,可以適應(yīng)輪胎吊市電給定,也可以支持柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng); ?   * AS510系列有源前端不僅與新時(shí)達(dá)變頻器匹配而且還可以與ABB,西門子等知名品牌逆變器匹配使用。 3、 改造案例        寧波北侖國(guó)際集裝箱碼頭有限公司(NBCT)由寧波港集團(tuán)有限公司與和記黃埔港口集團(tuán)共同投資組建,到目前為止,碼頭已開(kāi)辟至歐洲、北美、南美、非洲、澳洲及中東的遠(yuǎn)洋干線,及至香港、臺(tái)灣、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家和地區(qū)的近洋航線。2006年集裝箱吞吐量達(dá)188萬(wàn)TEU。        上海新時(shí)達(dá)AS510系列AFE整流回饋單元于2013年10月15日在寧波北侖港15#輪胎吊完成安裝調(diào)試工作,設(shè)備正常運(yùn)行,其產(chǎn)品性能滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。        由于碼頭很大一部分的輪胎吊系統(tǒng)采用不控整流供電,使得電網(wǎng)電壓畸變嚴(yán)重,影響AFE的鎖相并網(wǎng)控制。AS510系列AFE通過(guò)將電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)無(wú)相移濾波及正負(fù)序提取的處理方式,優(yōu)化其鎖相控制,使得AFE系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)同時(shí)最大限度的降低了并網(wǎng)電流的諧波含量。        下圖是現(xiàn)場(chǎng)AFE投入運(yùn)行時(shí)的電壓電流測(cè)試數(shù)據(jù),并網(wǎng)電流諧波在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)能低于3%,極大的改善了電網(wǎng)質(zhì)量。

標(biāo)準(zhǔn)工況下AFE投入回饋時(shí)電壓電流

下表是現(xiàn)場(chǎng)總的測(cè)試數(shù)據(jù)匯總:

測(cè)試數(shù)據(jù)表

序號(hào)

測(cè)試項(xiàng)目

原系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

能量回饋單元投入運(yùn)行狀態(tài)

1

電網(wǎng)電壓諧波含量

10.3%

1.9%

2

電網(wǎng)電流諧波含量

29.2%

2.2%

3

系統(tǒng)功率因數(shù)

0.972

0.998

4

電能質(zhì)量分析儀使用電量(kWh

32.53

3341

5

電能質(zhì)量分析儀回饋電量(kWh

0

14.89

       通過(guò)測(cè)試可以看出AS510系列AFE整流回饋單元在運(yùn)行時(shí),可以有效地提高電網(wǎng)電源的功率因數(shù),降低電源電壓、電流諧波,有效的改善了電網(wǎng)的質(zhì)量,電流諧波最低能降到2.2%左右,且具有較高的節(jié)能效果,節(jié)能效率高達(dá)43%。

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