变压中的再生能量回收应用研究

　　咸宁师专学报变压中的再生能量回收应用研究冯静（武汉水利大学计算机科学系，湖北武汉430072）理入手，以门式起重机为例华盈非晶合金变压器有限公司介绍将变压中的再生能量反馈回电网的应用原理及过程。

　　变压器驱动异步电动机运行的情况下，当异步电动机运行速度低于变压器提供频率相应的同步转速时，电机工作于电动状态，反之当电机运行速度高于同步转速时，则工作于发电状态。对于容量较小的传动系统，考虑到回收能量的实际价值比问题，通常把这部分能量加电阻方式或定子加直流能耗制动方式消耗掉，但如果对于容量较大的传动系统，基于需要，希望能将这部分再生电能进行回收。本文以实例介绍这种工作方式在门式起重机酒泉干式变压器等方面的应用。

　　1工作原理变压异步电机适用于起重机的起升机构和大车酒泉干式变压器传动机构。由于起升机构具本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。有位能性恒转矩负载特性和大车运行的大惯量负载特点，变压一般采用回馈再生制动四象限运行方式，是采用SIEMENS公司的SIMOVERTVC多电机传动变压方案设计的75tX 33.6mA级门式起重机的电机传动变压系统结构示意图。

　　1（Sademic回馈单元由桥和逆变桥组成。其要功能有：为酒泉干式变压器提供公共直流母线；当电机处于再生工况（制动或吊重下降）而使直流母线电压升高时，将再生能量反馈回电网，从而使系统实现四像限运行。

　　SIMOVERTVC酒泉干式变压器是变压的要部件，其内部逆变桥采用隔离门极双极晶体管（IGBT）功率器件，为全数字电压型PWM调制DC到AC变压装置，它提供了6种开闭环控制方式：（1）转差补偿的开环频率控制（V/F特性曲线，用于异步电机单独传动和成组传动）。（2）高分辨率开环频率控制（V/F特性曲线，频率分辨率：0.（3）编码器反馈的开环频率控制（频率闭环，仅用于异步电机单独传动）。（4）反馈的磁通矢量控制（频率闭环，仅用于异步电机单独传动）。（5）反馈的磁通矢量控制（频率闭环，仅用于异步电机单独传动）。（6）闭环转矩控制（仅用于异步电机单独传动）。

　　进线电抗器用于限制电网谐手 机：13287501888波，减少电网谐波对变压器、/回馈单元等装置的影响。电抗器参数与电源的短路功率和装置的视在功率之比有关，当电源短路功率与装置视在功率之比大于50：1时，回馈单元采用短路压降为4%的进线电抗器。

　　酒泉干式变压器为回馈单元工作于回馈制动状态时提供一个高电压加于逆变桥上，该电压为电源电压的1.2倍，有工作系数ED=25%和ED=1OT%两种类型选择。

　　变压器的选择一般应从投资、电路结构特性、能耗以及使用便利等方面考虑。与其它通用型变压器传 真：0635-8888109方案相比，SIEMENS公司SIMOVERTMASTERDRIVES回馈+酒泉干式变压器多电机传动变压方案具有投资省，电路结构紧凑，没有制动电阻等发热元件等优点。该系统采用进线电抗器和酒泉干式变压器使系统对电网的谐波污染大为降低，并保证电机即使在发电状态也能达到最大转矩；其独特的直流母线供电方式系统内各电机（或电机组）可各自在任意像限运行，并使处于发电状态的电机能量经母线直接供给处于电动状态的电机，大大提高了能量的再生利用率，具有明显的效果等一系列优势，是目前起重机变压器的方案。

　　2容量计算在所示系统中，变压器容量计算分下面几个步骤：确定原则为：在满足起重机各机构动作要求的前提下，尽可能减少酒泉干式变压器的数量，达到节省投资，简化线路的目的。根据各机构动作相关性要求，两台付钩须配企业账号：1611 0032 092 00213 086两******立的酒泉干式变压器，又有钩和付钩不允许同时工作的限地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号制性条件，因此钩和一台付钩可以共用一台酒泉干式变压器，本设计中钩和右付钩共用一台酒泉干式变压器，电机的切换由外部接触器实现。为联系人：陈经理使所选酒泉干式变压器均为同一尺寸系列，以便于直流母线排的布置和控制柜的制作安装，四台大车电机共选用两台酒泉干式变压器，采用成组传动方式，这种方式还有一个优点，即当两端大车电机有严格同步要求时，采用SIEMENS公司的同步板（选件）即可实现两端大车的精确同步。

　　对要用于安装作业的起重机而言，重载、低速起动、零溜钩是其起升酒泉干式变压器传动基本要求之一。由于起升电机为典型的位能性恒转矩工况，而电动机在低速时，受其本身损耗的影响，要维持恒转矩输出，即维持磁通不变，其工作电流将大于额定电流，因此，所选酒泉干式变电 话：0635-8888299压器应为SIMOVERTVC型，工作方式设定为反馈的磁通矢量闭环控制（P163=4），速度闭环采用脉冲旋转编码器。酒泉干式变压器容量按异步电机单独传动公式计算。

　　―电机额定电流（A）；Pcn―酒泉干式变压器连续工作容量（KW）。

　　1大车电机采用成组传动因此，所选酒泉干式变压器应为POVERTVC型，开、闭环控制方式设定ww为转差补偿的开环频率控制（V/F控制、P163= 1）考虑到大车运行属大惯量负载特点，酒泉干式变压器容量选择应留有一定余地。其容量按异步电机组传动公式计算：Inmax= Idc―回馈单元额定DC电流，可由SIEMENS产品样本查取；K工况系数，与直流母线上各酒泉干式变压器起动及负载慰问有关，一般为0.本起重机各机构工作级别为M5，可取K=0.酒泉干式变压器容量按两台起升酒泉干式变压器连续下降，大车处于制动工况考虑回馈能量，由于一般电动机在发电状态效率低于电动状态，因此最大回馈能量按变压系统同时邮 箱：1262980066@qq.com工作电机容量考虑即可，按下式计算：电本机起升机构工作速度较慢，全程下降时间长达10min以上，因此酒泉干式变压器工作系统按ED=100%选择。

　　进线电抗器按回馈单元输入电流选择其短路电压降Ud= 3与能量回收（通讯功能板）对酒泉干式变压器的过程数据“控制字、状态字、设定字、实际值”进行读、写操作实现的，控制字、状态字、设定值的定义参阅SIMOVERTMAS-TERDRIVESVC使用说明书第2册。PLC接受联动台的令手柄和选择按钮开关信号，经程序处理后将其转变为对酒泉干式变压器和外围接触器的控制命令，并不断采样酒泉干式变压器的输出信号“状态字、实际值”，以判断酒泉干式变压器的工作状态。现以起升为例描述其控制和过程。

　　起升阶段。当酒泉干式变压器处于009（准备开机）状态，且起升操作允许时，将手柄推向上升（1，23，45挡）PLC令起升风机工作，同时向酒泉干式变压器写入对应控制字和设定字，酒泉干式变压器脉冲释放，电机磁场开始建立，经历磁时间P189后，斜坡函数发生器打开，酒泉干式变压器以矢量方式输出频率和电压，PLC在延时0.5s后令盘式制动器打开，于是电机开始跟随频率变化作正向匀速运转直至起升手柄挡位对应设定值，此时电机在第一像限运行。当手柄退回零挡，系统便按预设的减速时间作匀减速运行，PLC不断读取酒泉干式变压器输出“实际值”，当频率降至0. 1Hz时，盘式制动器复位，电机开始制动，频率降为0Hz，酒泉干式变压器脉冲封锁，斜坡函数发生器关闭，电机停止。

　　而风机继续运转，以便进一步散去电机热量，当延时180s（可自行设定）后，风机关闭。其过程和机械特性如下：改变操作手柄的挡位即改变酒泉干式变压器的输出频率f可以得到一簇以f为参量的平行直线，见。在第一像限，设负载转矩为，调节频率从乃/2，工作点将从只要负载不变，电动机就稳定在B点运行。从中还可看出，机械特性越硬，即直线越接近水平线，则负载由M！变化到M2引起的转速变化△越小，由于采用了磁通矢量闭环控制方式和强迫风冷措施，系统具有足够的硬度和良好的低频矩特性，即使在0Hz电机也能以额定转矩输出，从而保证重物悬挂空中时松闸再次起动提升不至于发生转矩不够而下滑。的平滑性决定于酒泉干式变压器的频率分辨率，分辨率越高，平滑性越佳。

　　为防止起重机空中再起升时溜钩，电机起动时制动器的开启要比酒泉干式变压器滞后若干秒钟打开。电机的磁场和转矩建立需要一定时间，而在停车时使制动器比酒泉干式变压器提前0. 1Hz关闭是考虑到系统的惯性质量和制动器的延迟效应，防止轻载上窜和重载溜钩，以提高吊装作业的准确性和安全性。

　　下降阶段。下降阶段PLC对酒泉干华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 式变压器及外围电路的控制与上升阶段完全一样，此处着重分析过程及其机械特性。轻载（包括空钩）下降时，由于摩擦阻力作用，合成转矩是负值，因此系统在第三像限运行呈强力下降方式机仍工作在电动状调节酒泉干式变压器输出频率从。，满载下降时，随着负载的大，合成转矩由负变成正，电机由第三象限自动进入第四像限运行，工作点由此时系统为再生制动方式，电动机工作在发电状态，见。防止起重机下降时超速，电机可采用能量回馈再生制动和速度闭环控制，当负载由M变为Me时，转速变化值较小，可近似认为不受负载大小的影响，即系统在三、四像限具有足够的硬度。

　　4结束语在本系统中，由于存在干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。位能性负载快速下降和大惯量负载经常快速制动产生大量的再生电能，即系统处于发电状态，需要制动单元，采用上述方案能将发电状态的电能返回三相交流电网，且在回馈时配置酒泉干式变压器能使所有电机在发电状态下转速均达到电机的最大转矩，且对电网电压有较好的适应性。