高架“油改電”輪胎吊有源前端能量回饋系統應用及推廣

朱琳杰

利用變頻控制技術的集裝箱輪胎式龍門吊（以下簡稱“輪胎吊”）早期由柴油發電機組供電，排量大且能耗高。寧波港吉（意寧）碼頭經營有限公司響應國家節能減排的號召，對傳統用油的輪胎吊實施高架“油改電”改造，以清潔、高效的市電代替柴油發電機組供電，從而大幅降低其能耗。輪胎吊“油改電”并不是碼頭節能減排的終點，研究發現，“油改電”輪胎吊還有進一步節能降耗的潛力可挖。

傳統變頻控制系統下的輪胎吊在下放集裝箱以及大車、小車制動過程中，電動機處于再生發電狀態，勢能轉換的電能無法回饋到變頻器供電電網，只能通過變頻器直流側制動單元中的制動電阻變成熱能消耗掉，以免因直流側母線過壓而損壞電氣元件，從而造成巨大的電能浪費。采用有源前端（active front end，AFE）可控整流技術的能量回饋裝置可以使這部分再生能量返回至電網，進一步降低能耗。寧波港吉（意寧）碼頭經營有限公司經過技術改造將AFE能量回饋系統安裝到高架“油改電”輪胎吊上，節能降耗的效果顯著，具有廣闊的推廣前景。

1 AFE能量回饋系統原理

為使變頻器能在發電狀態下將制動的能量回饋至電網，降低能耗，實現四象限運行，通常有兩種做法。第一種做法是采用普通的能量回饋方式，即給變頻器配1個或多個能量回饋單元，能量回饋單元并聯，可將能量回饋至電網，其工作原理見圖1。能量回饋單元沒有數字信號處理器，所有控制功能由硬件完成，逆變功率部分采用絕緣柵雙極型晶體管，實際應用時的電氣連接見圖2。……