ブレーキユニットをエネルギーフィードバックユニットに置き換える技術的および経済的分析

1、2種類のユニットの動作原理の比較

1. エネルギーフィードバックユニットの動作原理

エネルギーフィードバックユニットは、可変周波数速度制御システムに適用されるブレーキ装置であり、その中核機能は、PWM変調技術を介してモータ減速によって生成された回生電気エネルギーを電力網にフィードバックすることです。モータが発電状態(潜在エネルギー負荷または大きな慣性負荷の減速など)にあり、ローター速度が同期速度を超えると、生成された電気エネルギーは周波数変換器のDCバスフィルタコンデンサに蓄えられます。エネルギーフィードバックユニットは、DCバス電圧を自動的に検出し、DC電力を電力網と同じ周波数と位相のAC電力に変換し、複数のノイズフィルタを経て電力網に接続します。フィードバック効率は97%以上に達します。

2. ブレーキユニットの動作原理

ブレーキユニット(エネルギー消費型ブレーキユニット)は、外部ブレーキ抵抗器を介して回生電力を消費します。DCバス電圧が設定された閾値を超えると、ブレーキユニットが導通し、ブレーキ抵抗器に電流が流れ、電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて放散されます。この設計はシンプルで信頼性が高いものの、エネルギーが完全に無駄になり、大量の熱が発生するため、追加の放熱対策が必要になります。

3、代替技術の実現可能性と課題

実現可能性分析

経済的実現可能性:実例によれば、エレベーターや遠心分離機など、頻繁にブレーキがかかる用途では、エネルギーフィードバックユニットの投資回収期間は通常2年を超えないことが示されています。例えば、あるVC製造企業では、このユニット1台で年間9,000kWh以上の電力を節約できます。

技術的な実現可能性:最新のエネルギーフィードバックユニットは、パラメータ設定なしで完全に自動運転を実現しています。設置はDCバスを系統側に接続するだけで済むため、デバッグも容易です。

主な技術的問題

グリッド互換性: フィードバックエネルギーがグリッドと同期し、電流の逆流を回避することが必要である。

高調波抑制:IEC61000-3-2規格を満たすには、THD<5%を制御する必要があります。

動的応答: バス電圧の変化を迅速に追跡する必要がある (ms レベルの応答)

システム保護: 過電圧、過電流、過熱保護メカニズムの改善が必要

4、 典型的な適用例と利点

エレベーター業界:蘇州の住宅地では、設置後に総合省エネ率30.1%を達成し、機械室の温度を3〜5℃下げ、空調のエネルギー消費を15%削減しました。

医薬品遠心分離機:深センのある企業は、22kW機器のブレーキユニットをフィードバック装置に交換した後、減速時間を10分から3分に短縮し、年間9000kWhの電力を節約し、2年以内に投資を回収しました。

産業用ホイスト:ある鉱山の斜坑昇降システムを改修した結果、回生エネルギー回収率が 95% に達し、システムの発熱量が 70% 削減されました。

5、代替決定の提案

推奨される代替シナリオ:

頻繁にブレーキがかかる状況(エレベーターやクレーンなど)

高エネルギー消費プロセス機器(遠心分離機、圧延機など)

コンピュータルーム内の温度に敏感な環境

電気料金が高い地域

ブレーキユニットのシナリオを保持する:

ブレーキ頻度が非常に低いシンプルなアプリケーション

初期投資が限られているプロジェクト

電力網の品質が悪い遠隔地

実装パス:

エネルギー消費監査を最初に実施して、エネルギー節約の可能性を判断する

GB/T14549規格に適合した機器を選択する

政府の省エネ補助金を申請する(地域によっては最大30%の補助金あり)

エネルギー消費量の上位20%に含まれる高エネルギー消費機器の更新を優先する