Bộ chuyển đổi ma trận của YASKAWA Matrix U1000 

Việc giảm hàm lượng khí Carbon Dioxide (CO2) để giảm sự tác động tiêu cực đối với môi  trường do sự nóng lên của trái đất đã trở thành một vấn đề toàn cầu và các quy định về tiết kiệm năng lượng có xu hướng được thắt chặt. Những điều này đã tạo ra nhu cầu lớn về động cơ tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp. Yaskawa Electric Corporation, có trụ sở chính tại Nhật Bản, đã phát triển và cung cấp nhiều loại động cơ, thiết bị truyền động khác nhau để đáp ứng nhu cầu này.

Bộ truyền động thay đổi tốc độ của động cơ sử dụng biến tần đã trở nên phổ biến như một biện pháp tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực công nghiệp. Tuy nhiên, có những nhu cầu liên quan đến việc triệt tiêu sóng hài của nguồn điện gây ra bởi nguyên lý cơ bản của bộ biến tần và sử dụng hiệu quả năng lượng tái tạo. Yaskawa đã phát triển bộ chuyển đổi ma trận U1000 (gọi là matrix converter U1000) như giải pháp ban đầu của chúng tôi cho những nhu cầu này.

• Tính năng sản phẩm

(1) Hệ thống tái sinh đơn giản

Bảng 1 cho thấy sự so sánh về hiệu suất tiết kiệm năng lượng giữa U1000 và phương pháp thông thường.

Trong phương pháp thông thường, cần sử dụng bộ chuyển đổi tái sinh và các thiết bị ngoại vi để chuyển năng lượng tái tạo trở lại nguồn điện. Mặt khác, U1000 sử dụng phần tử chuyển mạch chuyên dụng và phương pháp điều khiển duy nhất để kiểm soát đồng thời điện áp phía nguồn điện và phía động cơ, cho phép hoạt động tái tạo mà không cần sử dụng bộ chuyển đổi tái tạo hoặc các thiết bị ngoại vi. Kết quả là diện tích lắp đặt giảm 65% (trong trường hợp 400V / 30kW), số lượng dây giảm 70%, tổn thất giảm 19% (trong trường hợp 400V / 15kW), và chi phí ban đầu giảm 43% (400V / 45kW) so với bộ biến tần + bộ chuyển đổi tái sinh. Trong trường hợp này, hiệu suất tiết kiệm năng lượng đã đạt được.

(2) Giảm sóng hài cung cấp điện và tổn hao khi chuyển mạch

Trong chức năng tiết kiệm năng lượng ban đầu của U1000, chúng tôi đã phát triển và triển khai “chức năng chuyển đổi nguồn thương mại”. Công nghệ này là chức năng kết nối trực tiếp nguồn điện xoay chiều ba pha và động cơ thông qua phần tử chuyển mạch. Kết quả là, điện áp cung cấp có thể được xuất ra giữa các thiết bị đầu cuối của động cơ bằng cách cố định nó thành kiểu chuyển mạch duy nhất. Sóng hài có thể được giảm thiểu bằng cách loại bỏ thành phần tần số sóng mang khỏi điện áp đầu ra, tiếng ồn có thể được giảm thiểu bằng cách loại bỏ tiếng ồn điện từ của động cơ tạo ra trong quá trình điều khiển PWM và năng lượng có thể được tiết kiệm bằng cách giảm tổn hao của các phần tử chuyển mạch. Hơn nữa, bằng cách loại bỏ nhu cầu sử dụng công tắc điện từ, có những ưu điểm như vận hành không cần bảo trì, giảm chi phí và tiết kiệm không gian.

(3) Giảm thiểu công suất thiết bị cung cấp điện không có sóng hài

Như trong Bảng 1, chỉ riêng hệ số công suất của biến tần thông thường là khoảng 75%, trong khi hệ số công suất của U1000 là khoảng 98%. Hơn nữa, tỷ lệ biến dạng của dòng điện đầu vào là 5% hoặc nhỏ hơn (K5 = 0) ở U1000. Kết quả là sẽ có thể giảm kích thước của thiết bị cung cấp điện, công suất máy phát điện và kích thước dây dẫn.

(4) Tuân thủ các tiêu chuẩn

Một loạt các loại có bộ lọc tiếng ồn EMC tích hợp * 1 giúp giảm các vấn đề về tiếng ồn. Ngoài ra, việc tuân thủ ISO / EN13849-1 Cat.3 Ple và IEC / EN61508 SIL3 làm giảm tỷ lệ hỏng hóc và cho phép xây dựng hệ thống an toàn.

* 1: IEC / EN61800-3 Loại 2, CIMR-U □ 4 □ 0477-4 □ 0930 là các loại riêng biệt.

• Tác động tiết kiệm năng lượng của U1000.

Hiệu quả tiết kiệm năng lượng khi U1000 được áp dụng cho cầu trục là 558.232 MWh, tương đương 292.000 tấn khi chuyển đổi sang giảm CO2. Con số này tương đương với lượng CO2 thải ra hàng năm của 133.000 người * 2.

* 2: Số lượng cần trục lắp đặt được trích từ “Số lượng cần trục được lắp đặt bằng cần trục” của Hiệp hội Cần trục Nhật Bản. Lượng khí thải CO2 được tính là 6 kg / ngày.

• Kết luận:

Để bảo vệ môi trường và đáp ứng nhu cầu đa dạng, phức tạp của người dùng do sự mở rộng của thị trường toàn cầu, chúng tôi sẽ thúc đẩy phát triển các sản phẩm có thể cung cấp các giải pháp tiết kiệm năng lượng làm hài lòng người dùng bằng cách tăng cường tiết kiệm điện và các chức năng tiết kiệm năng lượng.

Bảng 1: So sánh hiệu suất tiết kiệm năng lượng giữa U1000 và phương pháp thông thường