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1、对港口装卸机械变频器的探讨【摘 要】 随着港口建设的发展，港口的装卸设备和电力电子装置也在迅速的增加，且逐渐地向重、高、大、速度更快方向发展，这就要求装卸设备的电气驱动系统有非常好的性能，即启动转矩大、启动冲击电流小、响应速度快。本文就港口装卸机械变频器的问题进行了具体分析 /1/view-12293559.htm【关键词】 变频器；装卸机械；特性分析一、港口装卸机械变频器概述目前港口的大型装卸设备均?用了变频调速方式，以改善装卸设备的电气特性。在装卸设备中的主要电气部分包括交直交变频调速器和直流调速器，在大功率设备中，如港口门机、卸船机、两用机、桥吊等，都普遍应用了变频器。交直交变频器由于其
2、优越的调速性能及制动性能，受到越来越广泛的应用。但对于装卸设备的起升、开闭等电机，在工作过程中频繁地在用电和发电两种状态之间转换，对于普通的变频器，当电机处于发电状态时，产生的再生制动能量传输到变频装置直流侧的滤波电容器上会产生泉升电压，威胁变频器的安全运行，所以必须要将电容器上的再生制动能量转移，目前主要有两种处理方法：采用制动电阻将能量消耗掉；（使用能量反馈单元将再生制动能量直接回馈至电网。随着节能减排意识的增强，目前大部分港口采用第二种处理方法：对于旧的变频器，在变频器的直流侧增加能量回馈单元；对于新增装卸设备，直接?用四象限的双向逆变器。变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源
3、变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自世纪年代变频器问世，经过几十年的发展，变频器技术已经逐渐成熟完善。中国是能耗大国，变频技术的发展可以实现节能和提高产品的质量，因此我国在变频器技术方面应积极开展如下工作：应用变频技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益；大力发展变频技术，把我国变频技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程和市场的需求；规范我国变频技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。二、港口装卸机械变频器特性分析1.变频器工作原理变频器通过工频电源
4、到其他频率的交流电源的转换来实现电机的变速运行，其分类方法有多种，按中间有无直流部分，变频器可以分为交一交变频器和交一直一交变频器，本文研究的是港口装卸机械交一直一交变频器。交一直一交变频器的主电路框图，变频器的主电路包括三个组成部分：整流电路、直流中间电路和逆变电路。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路实现交流到直流的变换，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。2.整流电路对于交一直一交变频器的整流部分，按组成器件的不同可以分为不可控整流和可控整流，分别作如下分析：不可控整流电路可控整流电流3.滤波电路虽然使用整流电路可以从电网的交流电源得到直流电压或
5、直流电流，但是这种电压或电流包含频率为电源频率倍的纹波，则逆变后的交流电压、电流也产生纹波。因此，必须对整流电路的输出进行滤波，以减少电压或电流的波动。这种电路称为滤波电路。可使用大容量电容和大容量电感对整流电路的输出进行滤波。使用大电容滤波后再送给逆变器，这样可使加于负荷上的电压值不受负荷变动的影响，基本保持恒定。经电感滤波后加于逆变器的电流值稳定不变，所以输出电流基本不受负负荷的影响。三、港口装卸机械变频器用电特性分析的意义能量回馈装置改变了港口配电系统的功率潮流，且能量回馈装置以及变频器等是典型的谐波源，因此在装卸设备故障过程中，可能会对港口配电系统的安全稳定运行产生影响，主要有以下几个
6、方面：1.随着装卸设备体积及起吊重物能力的增加，装卸设备电机的功率也逐渐增大，虽然现在已经普遍使用变频调速技术来改善电机启动时的冲击电流，但是并不能完全消除这种影响，大电机启动时仍会产生较大的冲击电流，影响系统的安全稳定性。2.港口的装卸设备使用能量回馈单元将电机再生制动的能量回馈至电网，虽然增加了能量的利用率，但是也改变了港口配电系统的功率潮流，可能会进一步加剧港口配电系统的功率冲击，对系统的安全稳定运行造成威胁。港口配电系统的功率冲击性较大会导致港口用电设备的平均利用率偏低，造成设备资产的浪费。3.装卸设备的变频器及能量回馈装置均是典型的非线性用电负荷，工作过程中产生的谐波若超过电磁兼容标
7、准不但会影响设备的使用寿命，还可能会影响设备的安全稳定运行。因此，有必要对装卸设备的用电特性进行研究，以了解港口各装卸设备在工作过程中对港口配电系统产生的影响。四、港口装卸机械变频器节能措施的具体分析1.为切实有效的节能新技术的应用推广提供有力支持目前市场存在的节能新技术良莠不齐，确有一些优秀的节能产品、技术为节能工作做出了贡献，但也有大批无效产品充斥市场，依靠广告、公关手段渗入港口行业，给节能产品造成了恶劣的影响，致使优秀节能产品及技术推广难度增大，同时也给港口企业在选择这些节能新技术时带来了困难。并且港口企业作为经营性主体，必然要考虑所采用新技术的投资回收期、经济效益等因素。港口装卸机械节
8、能评价体系，可从技术层面为港口企业在选用新技术新方法时提供有力的评价支持，可有利的促进节能新技术、新产品的应用。2.为港口企业评价自身设备运营过程中节能评价提供依据港口企业作为港口行业节能工作的主要实施者，在进行节能工作的同时，不但能够创造较好的社会效益，而且还能够创造较大的经济效益，因而企业的积极性较高。但是如何评价企业所拥有的港口机械能耗等级水平、节能效果，以及如何评价企业运营过程中的能耗情况，也一直是港口企业所面临的难题。这种局面影响了港口企业采用节能新技术的积极性，同时也使企业难以发现运行中存在的对能耗及环保有不利影响的环节。各港口企业在运行过程中，也积累一些这方面的经验，但评价技术、
9、方法各不相同，水平差别较大。一套针对性强的港口装卸机械节能评价体系，可以指导港口企业进行港口装卸机械的节能评价、考核，指导港口装卸机械节能工作，使港口企业可以采用较为统一及合理的方法来完成该项工作，并能够使各港口企业之间具有一定的可比性，从而推动港口企业整个节能考核及管理工作。综上所述，港口装卸机械在每一次工作循环的减速、制动或者带位能负载重物下放时存在大量的再生制动能量，随着港口行业节能减排、建设绿色低碳港口意识的增强，大多数港口地区装设了能量回馈装置，将再生制动能量直接回馈给电网，降低能耗，减少有害气体的排放，实现港口机械绿色化，这样能够促进港口装卸机械变频器进一步不的发展。参考文献：1李兆进.港口装卸机械的作业流程系统研究与开发D.大连理工大学，2010.2张国辉.大连港装卸机械合理拥有量的经济性分析D.大连海事大学，2007.3王飞龙.港口电网电能质量评估及其负荷运行特性分析D.安徽大学，2013.
