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基于调压控制的回馈式节能及谐波抑制装置
2018-06-12 11:45   审核人:

基于调压控制的回馈式节能及谐波抑制装置

1)项目来源

企业委托。

2)项目依托单位(公司)实力概述

项目依托单位:哈尔滨順益矿山设备有限公司。

哈尔滨順益矿山设备有限公司目前86名员工中,具有研究员1人,副教授1人,高级工程师7人,工程师12人,硕士及本科以上学历占43%

直接从事研究开发的科技人员24人(其中负责销售人员8人),研发人员均具有较高科研水平和行业经验,具有老、中、青结合的优势。直接从事研究开发的科技人员占19%。企业管理人员9人,财务人员3人。

公司占地1万余米,目前拥有比较先进的机械加工及生产设备,其中包括东北地区唯一的HSYI——500型筛网生产线,能够自行生产矿山专用筛网;拥有包括美国泰克示波器,日本HIOKI公司谐波分析仪等一批世界领先的用于电力产品研发的专用测试、分析设备,具有比较完善的电力工况检测手段,目前公司固定资产数百万。

公司制定了严格的应收账款、应付账款管理办法,为公司发展及财务状况良性运行提供了保障。对应收账款的管理有明确的规定和要求,各负其责,多回多得,充分调动了销售人员积极性。应付账款的管理,按计划执行,让供应商满意,不断提高公司的信誉。

3)基础条件及创新发展能力

我研究所团队由教授、副教授、高级工程师、博士、硕士研究生组合而成,共有成员15人,梯队及年龄构成合理,有极强的科研及实践能力。此外,我研究所拥有诸多各类型的实验设备。包括:谐波分析仪、便携式电能质量分析仪、高分辨率示波器、频谱分析仪、数字及模拟信号发生器、调压柜、调压器、各种型号电机及PLC控制柜等等。设备类型全面,完全可以实现现场负载情况模拟,为新产品的研发提供了基础保障。

我研究所共获得科技厅、中小企业国家创新基金等项目、教育厅、哈尔滨市中小企业创新基金等项目多项,目前已完成结题六项。曾获省部奖、地市奖五项,获批专利十余项。根据当前煤炭、油田、化工领域的技术需求趋势,结合电力电子技术和信息学科的发展,为响应国家节能减排的号召,我研究所调整研究方向,将节能减排、绿色能源作为我所主要研究方向,不断提高产品技术含量,形成了以回馈式自适应有源电力滤波器、基于调压控制的回馈式节能及谐波抑制装置、智能抽油机专用节电器、矿用有源谐波抑制及无功补偿装置为核心的综合电能管理及节电设备。

4)技术水平

本项目的关键技术是有源电力谐波抑制的基本原理、设计方法和控制策略。系统针对不同的谐波源,设计不同功率和电压等级的谐波抑制器。采用先进的电力专用DSP,对谐波进行高速检测并生成谐波抑制信号,控制IGBT形成抑制波,并入电网消除谐波。高速DSP的应用使控制系统完全数字化,响应快速准确,简化电路,降低成本,提高可靠性。根据电力系统的特点,功率电路采用模块化设计,根据应用需求灵活配置,在线热插拔,保证系统及电网的不间断可靠运行。项目的创新点在于模拟电路、数字电路结合的高速谐波检测计算方法与脉冲产生电路的有机结合,形成模块化控制装置。

本项目的关键技术已经成熟,已经完成基于DSP与模拟电路融合的谐波提取的算法研究,设备主电路的研制,已经完成试验样机的生产,并已经投到双矿集团新安矿160KW拖动电机上试运行。从目前的运行情况分析,在稳态下谐波电流的滤除率可达到90%以上,谐波滤除次数可达50次,补偿电流可达100A。在很大程度上抑制了产生干扰的谐波。该设备适用面也比较宽,只要有电力设备的地方必然有电网污染,有电网污染的地方就需要滤波装置。

5)经济效益和市场前景分析

1)有源电力滤波装置的技术已经基本成熟,市场属于刚刚起步。根据目前我国民用电网污染的情况,以及工业系统中电网的污染情况治理谐波污染势在必行,国家对电网污染也有一定的要求我国已于1993年颁布了限制电力系统谐波的国家标准《电能质量:公用电网谐波》,规定了公用电网谐波电压限制和用户向公用电网注入谐波电流的允许值,电力系统方面也做了大量的防止高次谐波入侵电网的各项措施;

2)市场上已经对谐波抑制有了一定的认可度。清华大学国家重点实验室电力电子实验室于1996年开始着手谐波抑制的科学研究,直到2003年以后才生产出工业产品,当时全国的用户对谐波抑制根本没有任何了解,直到2006年以后工业领域当中非线性负载的大量应用才使得用户体会到了谐波污染的危害,而这个时候的谐波产品已经初具雏形,用户刚刚开始了解可以通过有源滤波的方式消除谐波污染,并且有了使用科学方法控制电网污染的意向,这正是我们进入该市场的很好时机;

3)目前矿用有源谐波抑制器的需求量相当大,需求迫切。06年矿山企业开始大量使用变频设备,这些设备的投入一方面给矿山企业带来了更加完美的可控性,也带来了节约电能的经济效益,但同时还带来了电网污染,导致电控系统误动作、电机烧毁、不明原因停机等等问题,以目前黑龙江省四大矿务局为例400台不同功率的变频器都需要治理,以后所有有关矿用电气设备的改造都需要进行电网污染治理,市场情况相当可观。

4)设备使用给用户带来可观的经济效益。拿矿山企业为例,目前大多数矿用设备的功率因数都只有70%左右,如果该设备投入运行,至少可以将功率因数提高到95%以上,每年就在电费的节约方面就可以为矿山企业节约27%,这个数量可是相当的可观,我们相信设备在矿业市场很有推广前景。

6)社会效益

有源滤波器是谐波治理完美的解决方案。有源滤波器并联在电网中,通过互感器实施监测电网中的谐波,并通过逆变产生的补偿电流,动态滤除电网中的谐波。有源滤波器可以独立运行,也可以通过并联实现更大的补偿容量,适合各种容量场合的谐波治理要求。有源滤波器的运行不受电网结构和负载类型的影响,不会与系统发生谐振,完美的实现各种负载的谐波治理。有源滤波器还可以实现动态无功补偿,用于改善电网的功率因数。起到很好的节能、减排效果。

六、产品产业化能力

哈尔滨顺益矿山设备有限公司现有生产场地1万余平,车床、数控车床、铣床等多种机床。能够生产各类型选煤厂筛网,产品种类丰富,有较强的生产能力。拥有工人100余人,主要从事机械加工,可以实现快速转型。需引进3-5名配线工人即可实现产品的快速生产。公司已通过ISO90012000国际质量管理体系认证。公司有完善的生产经营管理体系。设立了市场营销、技术、生产、质检四部及综合办公室等职能部门。目前公司固定资产数百万。控制器可实现年产50套的能力,若需要扩大生产可将控制器外委加工,可实现年产控制器1000余部。

本产品优点为基于瞬时无功理论和FFT谐波分析算法进行谐波分析和实时检测,高速DSP的应用使控制系统完全数字化,响应快速准确,电路简化,成本降低,提高可靠性。系统时实检测、抑制谐波,与电网状态无关,各种应用环境均能达到理想效果,并且根据电力系统的特点,功率电路采用模块化设计,根据具体应用需求灵活配置。

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