能量回饋技術

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,離心機設備在停機時,動能會減小。而由能量守恆定律我們知道,能量是不會憑空消失的,那么這部分能量到哪裡去了呢?答案是通過電機轉換成為了再生電能。實際上,在採用變頻調速的設備里,這部分電能一般是通過能耗制動電阻再轉換為熱能白白浪費掉了的。
構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,那么不是可以省下這部分電能,起到節能降耗的效果嗎?能量回饋裝置就是這樣一種技術。它使用的電力電子變換技術,其主要實現的作用就是將上述設備在運行過程中所產生的再生電能利用起來,並轉換為同步的交流電能回送到電網,起到節電的效果。

能量回饋技術原理和解決方案

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)並回送給交流電網,供附近其它用電設備使用,使電機拖動系統在單位時間消耗電網電能下降,從而達到節約能源的目的。
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,供周邊其它用電設備使用,節電效果十分明顯,一般節電率可達15%~45%。此外,由於無電阻發熱元件,機房溫度下降,可以節省機房空調的耗電量,在許多場合,節約空調耗電量往往帶來更優的節電效果。

能量回饋技術的意義

能量回饋裝置是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)並回送給交流電網,供附近其它用電設備使用,使電機拖動系統在單位時間消耗電網電能下降,從而達到節約電能的目的。所以能量回饋裝置能有效的將電動機的再生電能高效回送給交流電網,供周邊其它用電設備使用,節電效果十分明顯,效率高達97%,增加運行經濟效益,節能環保。
近年來,國內外對變頻器的研究和套用取得飛速的進步,尤其是通用變頻器在工業生產中得到了廣泛的套用。當變頻器驅動異步電動機在制動或者下放位能性負載過程中,電動機處於再生制動狀態,傳動系統中的機械能通過電動機轉換成電能,變頻器中續流二極體將這種能量回饋到變頻器直流側電容C中,使直流側電壓升高,產生泵升電壓。
特別是要求快速起、制動和頻繁正、反轉的調速系統,短時間內有很大的能量回饋,在電容上產生很高的泵升電壓,若不及時釋放這部分能量,則勢必會引起變頻器過壓保護動作或造成主迴路大功率器件的過壓損壞。對這種泵升能量的處理方法基本上有兩種:(1)耗散到直流側與電容器並聯的“制動電阻”中,(2)通過能量回饋電路使之回饋到交流電網中。前一種方式比較簡單,但經過電阻耗散能量,不僅浪費了能源,有時也會產生某些副作用,後一種方式雖然結構較為複雜,但提高了能源的利用率,尤其是對頻繁起制動或長期帶位能性負載下放的系統,會產生顯著的節電效果。提出了一種新穎的能量回饋控制方案並設計了相應的電路,實驗結果驗證了該方法的正確性和有效性。

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