“高效能量回馈”技术：节能并降低标准传动应用成本

如今，成本意识已经成为各行各业的共识，它关系到企业的生存及成功。对于从事制造业的企业而言，成本节约应先从降低资本投资成本开始。但是，从整个生命周期来看，运行成本往往会超过开始的资本投资成本。因此，缜密分析机器和生产设施的能源需求、维修的方便性、可靠性和可维护性才是降低成本的关键所在。
　　传动技术的选择是降低成本的重点，因为电气传动是主要的耗能器件，在控制柜内占据的空间大，能量再生时往往需要特殊的散热措施。
　　尤其是对于只有几千瓦的小额定功率应用，变频器常被看成节能但并不经济的驱动解决方案，并且只用在本身需要变速驱动的技术或过程内。但是，市场上也不乏注重整体经济效益的变频器产品，即便在低额定功率应用场合。
　　节能效果明显
　　代为采购的机构是不会考虑运营或生命周期成本，它们只会考虑资本投资成本。为了让客户直观地看到高能效传动技术对运营和生命周期成本的影响，西门子特地委托德国卡尔斯鲁厄大学开发了一种可比较传统型驱动解决方案和节能型解决方案的程序，这一程序还能够清楚地向用户或生产设计人员展示在何种前提下、多长时间后收回相对较高的资本投资成本。对于变频器而言，这一过程只有几个月时间，在这之后，客户所得将是投资所带来的所能节省下来运行成本。
　　“高效能量回馈”技术
　　一般而言，对于速度需频繁变化、传动频繁变向或负载要求电气制动的应用场合，采用变频器是不错的选择。例如，众多使用传送装置的场合都可以使用变频器，包括各种传送带、电梯、起重机、运输车辆、扶梯等等。此外，具有能量再生功能的变频器的其他典型应用还包括抽水蓄能电站和风力发电系统。
　　以前需要使用有源反馈式或矩阵式变频器才能向供电线路馈送机械能或势能，而出于成本考虑，只有标准传动任务和/或额定功率较低时才适合使用此类产品。现在有一种新型的能量再生技术能够克服这一缺陷，这一创新性解决方案不仅具有先进的技术，而且价位更易令人接受，人们称这一技术为“高效能量回馈”技术。
　　从基本原理和智能回路方面大幅节省成本
　　使用具有能量再生功能的变频器产品，在工程设计阶段即可降低成本。电气设计人员完全不必考虑尺寸大小、连接、冷却或制动电阻等问题，控制柜中不再需要考虑安装制动电阻、输入电抗器及其相关连接。与需要本地散热和浪费能源的制动能量相比，使用能量再生时控制柜和配电室内的热负荷更低。因此许多情况下，可不必使用温度控制系统，不仅节省成本，而且节约空间。
　　能量再生技术还有一个独特的优势：采用“高效能量回馈”技术的变频器可产生容性无功功率，从而补偿工业环境中绝大多数负载的感性无功功率，从而不必使用或使用较小的昂贵的无功功率补偿系统。另外，由于生产企业的能源成本一般取决于无功功率——因而降低无功功率，可显著地降低其能源成本。
　　直流母线采用较小的电容，减少了和电网能量的无功交换，由于其容抗相当低，使电网提供的电流非常接近理想的方波形状，从而很大程度上防止了低阶谐波的发生，而低阶谐波消耗的能量是非常高的。因此，这种具有能量再生功能的创新性传动的电流消耗比同样功率的传统传动将低达20%。此类变频器在传动的同时还可帮助节约能耗。不仅如此：许多情况下所用连接电缆的尺寸还将降低22%，从而方便了在生产设施和系统内的安装，明显降低电缆成本以及电缆中铜的数量。
　　低谐波的整流方式
　　与标准变频器相比，采用“高效能量回馈”技术的变频器的谐波含量要低很多，其11阶及以下谐波的含量大大地低于相关标准规定。因此变频器的电源侧不需要使用换向电抗器。
　　通过使用这种能量再生型变频器，电气设计工程师不用再担心发生高速负载变化时传统传动直流母线中发生的电压尖峰和超限问题，这一变频器产品能够自动进行干预以补偿这些效应，其方式是在瞬间将多余能量送回电网。#p#分页标题#e#
　　在较低额定功率下同样节能
　　由于采用了特殊的电路结构，与相同功率下传统变频器相比，即使在电动状态下也能节省更多的能量。同时它能够将制动能量反送回电网，在其他场合下可以此来降低能量成本。加之节省了制动电阻器成本、节省了安装空间、降低了工程和安装成本和感性无功功率补偿，该创新性传动产品即使在额定功率相当低时也物超所值。各种电网都能连接使用
　　这一产品对电网的要求与市面上普通的变频器产品一样，经验证明这一技术在世界各地都可使用，但是有一个例外：由不连接电网的独立发电机时，必须使用外部电容器以消除谐振。这种情况必须根据设置的特殊情况确定电容器的大小。
　　“高效能量回馈”技术是西门子新一代标准变频器产品的标准配备，因此它可解决各种各种生产/驱动需求。一方面它可安装在控制柜（IP20）内或电机附近（IP65），另一方面，它既可以做为紧凑型独立驱动使用（驱动一台电机），也可以做为多轴驱动单元使用（同时驱动多台电机的模块化驱动单元）。根据实际需求，该系列传动产品具有集成控制功能和/或不同的输入和输出，各种需求都可以通过这一西门子标准变频器系列产品得到满足。
　　“高效回馈”能量再生技术的优势
　　能量再生：
　　●向电网中回送再生的能量
　　●无需使用制动电阻器
　　●不必安装、冷却和连接外部部件——同时节省了
　　 空间
　　低谐波 低无功功率：
　　●无尖波电流——而是接近理想的方波形状，从而降 低了畸变无功功率
　　●电流消耗量大约低20%
　　●降低了供电系统的负荷
　　●可使用横截面积更小的馈电电缆，从而降低了材料 成本
　　无功功率补偿，提高了功率因数
　　●降低了输入端的容性表现
　　●补偿电机和其他电网连接的感性负载的无功功率
　　●降低了供电系统负荷，从而节约了能量成本
　　●降低了无功电流带来的损失　　 
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　　通用变频器对再生能量最常用的处理方式：
　　1、耗散到直流回路中人为设置的与电容器并联的“制动电阻”中，称之为动力制动状态，利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。
　　2、使之回馈到电网，则称之为回馈制动状态（又称再生制动状态），也就是所谓的“能量回馈”。实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。它采用有源逆变技术，将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网。