1、 概述        傳統輪胎吊是由柴油發電機組提供能源，在集裝箱下放過程中和大車、小車制動過程中，電機處于再生發電狀態，勢能轉換成的電能無法回饋到電網，只能通過直流側的制動單元流向制動電阻，變成熱能而消耗掉，以免造成直流側母線過壓。油改電工程實施后，輪胎吊實現了市電供電。在此基礎上，安裝AFE有源前饋單元可以將這部分再生能量返回電網，進一步降低能耗，同時AFE可以降低變頻器設備的電流諧波，提高產品功率因數，改善電網質量。

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達電機有限公司針對工業起重機領域開發設計的一款AFE產品，用于輪胎吊、岸邊集裝箱橋式起重機、門座式起重機等位能負載類型應用場合，主要起到有源整流和能量回饋的作用。AS510系列產品采用有源整流技術及矢量控制算法，標配LCL濾波器，預充電回路，通過控制高速IGBT模塊, 可實現電網和變頻直流母線間的能量的雙向流動，將由生產機械中的動能或勢能轉換而來的電能及時、高效地回饋到電網，從而實現節省用電。AFE工作時電網功率因數接近于1，能夠提高用電設備和電網的功率因數，降低配電容量并提高系統效率；在整流和回饋狀態下，其電網側電壓和電流的波形都是諧波含量很少的正弦波，消除了變頻器對電網的諧波干擾，從而實現環保用電，完成有源整流和能量回饋的作用。        在采用AS510系列AFE產品會有如下優勢： ?   * 在惡劣的電網條件下（電網波動大，諧波含量高），AS510系列AFE通過先進的鎖相控制技術，保證系統正常運行并保證最好的運行質量； ?   * AS510運行在額定負載下，保證電流諧波小于3%；減低系統諧波分量，優化系統電網質量；AS510系列產品具有高動態響應，負載波動不受影響； ?   * AS510系列AFE產品工作時可以把系統電網的功率因數提高到接近于1； ?   * AS510系列AFE整流回饋單元操作簡單、可靠，可以適應輪胎吊市電給定，也可以支持柴油發電機系統； ?   * AS510系列有源前端不僅與新時達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        寧波北侖國際集裝箱碼頭有限公司（NBCT）由寧波港集團有限公司與和記黃埔港口集團共同投資組建，到目前為止，碼頭已開辟至歐洲、北美、南美、非洲、澳洲及中東的遠洋干線，及至香港、臺灣、日本、韓國、新加坡等國家和地區的近洋航線。2006年集裝箱吞吐量達188萬TEU。        上海新時達AS510系列AFE整流回饋單元于2013年10月15日在寧波北侖港15#輪胎吊完成安裝調試工作，設備正常運行，其產品性能滿足現場作業要求。        由于碼頭很大一部分的輪胎吊系統采用不控整流供電,使得電網電壓畸變嚴重,影響AFE的鎖相并網控制。AS510系列AFE通過將電網電壓經過無相移濾波及正負序提取的處理方式，優化其鎖相控制，使得AFE系統運行平穩同時最大限度的降低了并網電流的諧波含量。        下圖是現場AFE投入運行時的電壓電流測試數據，并網電流諧波在額定負載下運行時能低于3%，極大的改善了電網質量。

標準工況下AFE投入回饋時電壓電流

下表是現場總的測試數據匯總：

       通過測試可以看出AS510系列AFE整流回饋單元在運行時，可以有效地提高電網電源的功率因數，降低電源電壓、電流諧波，有效的改善了電網的質量，電流諧波最低能降到2.2%左右，且具有較高的節能效果，節能效率高達43%。