1、 概述        傳統(tǒng)輪胎吊是由柴油發(fā)電機(jī)組提供能源，在集裝箱下放過(guò)程中和大車、小車制動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)，勢(shì)能轉(zhuǎn)換成的電能無(wú)法回饋到電網(wǎng)，只能通過(guò)直流側(cè)的制動(dòng)單元流向制動(dòng)電阻，變成熱能而消耗掉，以免造成直流側(cè)母線過(guò)壓。油改電工程實(shí)施后，輪胎吊實(shí)現(xiàn)了市電供電。在此基礎(chǔ)上，安裝AFE有源前饋單元可以將這部分再生能量返回電網(wǎng)，進(jìn)一步降低能耗，同時(shí)AFE可以降低變頻器設(shè)備的電流諧波，提高產(chǎn)品功率因數(shù)，改善電網(wǎng)質(zhì)量。

圖1 輪胎吊外形

2、 方案介紹        AS510系列AFE整流回饋單元是上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司針對(duì)工業(yè)起重機(jī)領(lǐng)域開發(fā)設(shè)計(jì)的一款A(yù)FE產(chǎn)品，用于輪胎吊、岸邊集裝箱橋式起重機(jī)、門座式起重機(jī)等位能負(fù)載類型應(yīng)用場(chǎng)合，主要起到有源整流和能量回饋的作用。AS510系列產(chǎn)品采用有源整流技術(shù)及矢量控制算法，標(biāo)配LCL濾波器，預(yù)充電回路，通過(guò)控制高速IGBT模塊, 可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和變頻直流母線間的能量的雙向流動(dòng)，將由生產(chǎn)機(jī)械中的動(dòng)能或勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)的電能及時(shí)、高效地回饋到電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省用電。AFE工作時(shí)電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，能夠提高用電設(shè)備和電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低配電容量并提高系統(tǒng)效率；在整流和回饋狀態(tài)下，其電網(wǎng)側(cè)電壓和電流的波形都是諧波含量很少的正弦波，消除了變頻器對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保用電，完成有源整流和能量回饋的作用。        在采用AS510系列AFE產(chǎn)品會(huì)有如下優(yōu)勢(shì)： ?   * 在惡劣的電網(wǎng)條件下（電網(wǎng)波動(dòng)大，諧波含量高），AS510系列AFE通過(guò)先進(jìn)的鎖相控制技術(shù)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并保證最好的運(yùn)行質(zhì)量； ?   * AS510運(yùn)行在額定負(fù)載下，保證電流諧波小于3%；減低系統(tǒng)諧波分量，優(yōu)化系統(tǒng)電網(wǎng)質(zhì)量；AS510系列產(chǎn)品具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，負(fù)載波動(dòng)不受影響； ?   * AS510系列AFE產(chǎn)品工作時(shí)可以把系統(tǒng)電網(wǎng)的功率因數(shù)提高到接近于1； ?   * AS510系列AFE整流回饋單元操作簡(jiǎn)單、可靠，可以適應(yīng)輪胎吊市電給定，也可以支持柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)； ?   * AS510系列有源前端不僅與新時(shí)達(dá)變頻器匹配而且還可以與ABB，西門子等知名品牌逆變器匹配使用。 3、 改造案例        寧波北侖國(guó)際集裝箱碼頭有限公司（NBCT）由寧波港集團(tuán)有限公司與和記黃埔港口集團(tuán)共同投資組建，到目前為止，碼頭已開辟至歐洲、北美、南美、非洲、澳洲及中東的遠(yuǎn)洋干線，及至香港、臺(tái)灣、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家和地區(qū)的近洋航線。2006年集裝箱吞吐量達(dá)188萬(wàn)TEU。        上海新時(shí)達(dá)AS510系列AFE整流回饋單元于2013年10月15日在寧波北侖港15#輪胎吊完成安裝調(diào)試工作，設(shè)備正常運(yùn)行，其產(chǎn)品性能滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。        由于碼頭很大一部分的輪胎吊系統(tǒng)采用不控整流供電,使得電網(wǎng)電壓畸變嚴(yán)重,影響AFE的鎖相并網(wǎng)控制。AS510系列AFE通過(guò)將電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)無(wú)相移濾波及正負(fù)序提取的處理方式，優(yōu)化其鎖相控制，使得AFE系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)同時(shí)最大限度的降低了并網(wǎng)電流的諧波含量。        下圖是現(xiàn)場(chǎng)AFE投入運(yùn)行時(shí)的電壓電流測(cè)試數(shù)據(jù)，并網(wǎng)電流諧波在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)能低于3%，極大的改善了電網(wǎng)質(zhì)量。

標(biāo)準(zhǔn)工況下AFE投入回饋時(shí)電壓電流

下表是現(xiàn)場(chǎng)總的測(cè)試數(shù)據(jù)匯總：

       通過(guò)測(cè)試可以看出AS510系列AFE整流回饋單元在運(yùn)行時(shí)，可以有效地提高電網(wǎng)電源的功率因數(shù)，降低電源電壓、電流諧波，有效的改善了電網(wǎng)的質(zhì)量，電流諧波最低能降到2.2%左右，且具有較高的節(jié)能效果，節(jié)能效率高達(dá)43%。