释义

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。

在通用频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中，当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将可能处于再***电制动状态;或当电动机从高速到低速(含停车)减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再***电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。此时的逆变器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。

基本信息

中文名称	能量回馈节能装置	应用范围1	起重机、提升机等节能改造
应用范围2	电梯节能改造及设备配套	类别	机械装置

 

概述

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，那么这部分能量到哪里去了呢?答案是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白白浪费掉了的。

设想如果能够有一种装置，将这部分再生电能利用起来回送到电网，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产品。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，并转换为同步的交流电能回送到电网，起到节电的效果。

作为回馈节能设备与可再生能源领域的***者，瑞能达电气具有在变频逆变电源和并网回馈等领域***的核心技术与丰富的现场应用经验。主要产品的功率器件均采用德国Eupec/IXYS等知名公司产品，控制核心使用美国TI公司的TMD320F2000系列工业控制专用DSP微处理器配合本公司自主开发的专用软件，具有过压、欠压、过热、过流、过载、短路、输入极性接反等各种保护功能，在工作性能与可靠性方面达到了国内***水平。

应用范围

与变频器配合使用起到节能降耗的效果，可匹配国内外大部分主流变频器。可以应用的场合如下：

1.电梯节能改造与设备配套

2.起重机(小功率提重机)、提升机等节能改造与设备配套

3.矿山直井、斜井，单沟道、双沟道等各种提升机配套和节能改造

4.各种起重机、港口提升机等设备配套和节能改造

5.其它势能设备的高可靠性回馈节能

6.淀粉厂、制药厂等工业离心机设备配套和节能改造

7.其它大惯性负载设备的节能改造

8.测功机等设备的配套和节能改造

9.其它连续发电并需要回馈电网的工业现场

10.油田抽油机的节能改造

11.小功率离心机、工业洗衣机等惯性机械的节能改造与设备配套

回馈节能基本原理

   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，供附近其它用电设备使用的目的，回馈到电网的电能达到发电能量的97%以上，有效节省电能。

能量回馈单元注意事项

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、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。

3、能量回馈单元与变频器的距离尽可能靠近，***远不要超过2米。

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。

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。

6、位于散热器上的PE保护地接线螺钉，请连接真正的保护地，不可以连接电网的零线(中性线)。

7、能量回馈单元设计为自然冷却方式，因此要求能量回馈单元的上下100mm内、左右30mm内不能有其他遮挡物影响空气流动。

性能特点

1、 电压、功率范围:220V-380V;7.5-300kw。

2、 替代性:制动单元+电阻的使用=能量回馈制动器，完全替代。

3、 节能性:把再生能量回馈电网，效率高达97%，增加运行经济效益，节能环保。

4、 安全性:采用***的电力电子技术和高性能的IGBT作为开关器件;采用PWM脉宽调制技术，输出相位准确、有效***高次谐波;采用DSP***处理器，速度快、精度高、稳定性好、抗干扰能力强;电压畸变率<5%，符合IEC61000-3-2及GB/T14549对电网谐波的要求;

完善制动效果，适应快速制动和频繁制动的工程需求。

5、回馈性:采用自诊断技术确保输出电压***，防止电流回送，使变频器不受任何影响。

6、 实用性:系统节电效果好，发热量低、安全性高、维护工作量小。

7、 可以并联使用应用于较大功率场合

应用现状

处理方式：

为了解决电动机处于再***电状态产生的再生能量，德国和日本的公司都研制推出了电机四象限运行的变频器或电源再生装置，将再生能量回馈到电网中。但这些装置普遍存在的问题是这些装置价格昂贵，再加上一些产品对电网的要求很高，不适合我国的国情。而国内在中小容量系统中大都采用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器中，实现电机的四象限运行，该方法虽然简单，但缺点是显而易见的：浪费能量，降低了系统的效率；电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作；简单的能耗制动有时不能及时***快速制动产生的泵升电压，限制了制动性能的提高。

存在问题：

通用变频器大都为电压型交-直-交变频器。三相交流电首先通过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，***后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器效率高、精度高、调速范围宽，所以在工业中获得广泛应用。但是通用变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，如高速电梯、矿用提升机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力系统及机床主轴驱动系统等。因为这种系统要求电机四象限运行，当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时，电机处于再***电状态。由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。而以IGBT为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会***电机的绝缘，从而威胁系统安全工作，这就限制了通用变频器的应用范围。

新发展

高压变频双PWM控制技术为了消除通用变频器对电网的谐波污染并提高功率因数，实现电机的四象限运行，并克服传统制动方法的并联电阻消耗能量造成的浪费，在变频器整流电路中采用自关断器件进行PWM控制，可使电网侧的输入电流接近正弦波并且功率因数达到1，消除网侧谐波污染，能量双向流动，使电机四象限运行;同时对于各种调速场合，使电机很快达到速度要求，动态响应快。如图1所示。双PWM控制技术的工作原理:①时，能量由交流电网经整流器中间滤波电容充电，逆变器在PWM控制下将能量传送到电机;②当电机处于减速运行状态时，由于负载惯性作用进入发电状态，其再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间滤波电容充电，使中间直流电压升高，此时整流器中开关元件在PWM控制下将能量回馈到交流电网，完成能量的双向流动。同时由于PWM整流器闭环控制作用，使电网电流与电压同频同相位，提高了系统的功率因数，消除了网侧谐波污染。其优点是制动力矩大，调速范围宽，动态性能好

能量回馈单元与制动单元的区别

能量回馈单元是将电机再***电的电能反馈回电网(此时***)，供其他设备使用，回馈效率可以高达97%以上。而制动单元需和制动电阻一起使用，将电机再***电的电能消耗在制动电阻上变成热能浪费掉。

另外，采用制动单元和制动电阻的制动方式与能量回馈单元相比，制动转矩小，无法实现电机的精密制动。