挖掘机多传动带回馈交流变频电控

(1)电动挖掘机启动、停止、换向及运行平稳，降低了机械传动的冲击，提高了设备的机械寿命。同时减少了起动电流过大对电动机、电网的冲击。

(2)噪声低，改善了操作人员的工作环境。

(3)采用人机界面显示，实现了电动挖掘机运行状态、故障情况的在线监控，使电动挖掘机的维护、检修、故障处理更加方便、快捷，有针对性。

(4)变频器、变频电动机等属于免维护产品，即减少了员工的维护工作量，降低了工作强度，又可节约维修成本。

(5)变频器高度集成化，结构精简，电气元件间没有机械运动，故障少，提高了设备出动率。

(6)节能效果明显。从具体使用情况来看，东露天矿于2011年6-8月，1201#多传动带回馈变频调速电动挖掘机产量44.85万m3，耗电量149 278 kW·h，用电单耗0.33kW·h/m3;108电动挖掘机产量39.48万m3，耗电量147516kW·h，用电单耗0.46kW·h / m3。两台电动挖掘机作业岩种均为绿页岩，1201#多传动带回馈变频调速电动挖掘机比108#电动挖掘机节电28%左右。

系统采用多传动带回馈交流变频调速和PLC可编程序控制器及自主研发的专用控制软件组成最新一代交流变频调速系统，替代传统的12m3，10m3的电动挖掘机系统中发电-电动机组的直流传动控制系统。

1、回馈节能基本原理

将运动中负载上的机械能(位能、动能)通过能量回馈装置变换成电能(再生电能)并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

2、回馈节能解决方案

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边其它用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%~45%。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。

电梯的运行离不开电能，由于电梯在空载或轻载上行时以及满载或重载下行时曳引机会产生再生能量。并且这些再生能量必须要得到适当处理，而能量回馈技术正是解决再生能量的最佳处理方法。电梯能量回馈技术的研究就是要解决电梯运行过程中的能量浪费问题，降低电梯的能耗，这对于国民经济具有重要的社会意义和经济效益。

系统的主回路结构如图2所示，主要由滤波电容、三相IGBT全桥、串联电感及一些外围电路组成。电梯能量回馈系统的输入端与电梯变频器的直流母线侧相连，输出端与电网侧相连。

当电梯曳引机工作在电动状态时，开关器件V1~V6全部被封锁，处于关断状态。当曳引机工作在发电状态，能量累积在变频器直流母线侧，产生泵升电压，当直流母线电压超过启动有源逆变电路的工作电压Ed并满足其它逆变条件后，能量回馈系统开始工作，将直流母线上的能量回馈电网。随着这部分能量的释放，直流母线电压逐渐下降，当回落到设定值后，回馈系统停止工作。另外，连接在逆变电路与三相交流电网之间的高频磁芯扼流电抗器将吸收直流母线电压和电网线电压的差值，以减小对电网电压的影响。

电梯运行时有四个工况分别是:(1)空车上行和满载下行，即轿箱或配重较轻的一边上升，此时是系统释放势能的过程，曳引机工作在发电状态。(2) 空车下行与满载上行，即轿箱或配重较轻的一边下降，此时系统势能在不断增加，曳引机工作在电动状态。(3)当电梯到达所在楼层减速制动时，系统释放动能，此时曳引机也工作在发电状态。(4)电梯在半载或在接近半载状态下运行，此时曳引机工作在平衡或接近平衡工况，这是电梯运行的最大概率工况。

当电梯运行在(1)、(3)工况时，曳引机工作在发电状态，所产生的能量通过电动机和变频器转化为变频器直流母线上的直流电能。这些能量被临时存储在变频器直流回路的大电容中，能量回馈系统是将电梯变频器直流侧大电容中储存的直流电能转换为交流电，并回送到电网。