(高清版)GBT 12668.901-2021 電氣傳動系統(tǒng)、電機起動器、電力電子設備及其傳動應用的生態(tài)設計 采用擴展產(chǎn)品法（EPA）和半解析模型（SAM）制定電氣傳動設備能效標準的一般要求

和半解析模型(SAM)制定電氣傳動設備能效標準的一般要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會 I Ⅱ 3 44.1概述 4 5 65擴展產(chǎn)品半解析模型(SAM)的要求 7 7 86.3電機系統(tǒng)不含CDM時的要求 8 9 9 97.3如何確定電機系統(tǒng)的中間速度-力矩損耗點 附錄B(資料性附錄)基于工作制的能耗計算 附錄C(資料性附錄)基于力矩與功率-速度的關系曲線、隨時間變化的工作點(能耗) I 第8部分：功率接口的電壓規(guī)范：本部分使用翻譯法等同采用IEC61800-9-1:2017《調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)第9-1部分：電氣傳動系——GB/T4365—2003電工術語電磁兼容(IEC60050-1ⅡGB/T12668.901—2021/IEC61800-9能效標準化的核心要求如圖1所示。將提出的合理目標作為各相關方最佳的折中方案。(獨立地認證)技術上可理解制造商中立(無市場信息)GB/T12668的本部分說明了由電機起動器或者變壓/頻器傳動的電機系統(tǒng)的能效。其目標是建1方法(Rotatingelectricalmachines—Part2-3:Specificciencyofconverter-fedACinduIEC60050-161電工術語電磁兼容(Internationalelectrotechnicalvocabulary—Part161:Elec-2GB/T12668.901—2021/IE注：見圖2。注1:本特性通常用柱狀圖表示。注2:負載-時間的關系曲線可包含待機模式。3GB/T12668.901—2021傳輸裝置transmission3.2符號100%速度和100%負荷時消耗的功率[單位為千瓦(kW)]。P;PnP4GB/T12668.901—2021/IE根據(jù)GB/T25442—2018中的方法2-1-1B,當由變流器(非正弦電源)供電時的電機總損耗。在工作點i的力矩[單位為牛米(N·m)]。TF5GB/T12668.901—2021/IEC61800-9——負載設備制造商或其他相關方(例如監(jiān)管部門，其他指定單位)應詳細耗數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)應由執(zhí)行GB/T12668.902—2021的相關制—GB/T12668.902—2021規(guī)定了以不同利益相關方之間的相互關系見圖3。的損耗特性定義標準化應用和EEI評估方法在標準化應用中實體擴展產(chǎn)品的EEI6GB/T12668.901—2021/IEC61 法(見7.3);——考慮如第7章所述擴展產(chǎn)品法(EPA)的擴展產(chǎn)品的半解析模型2021中附錄E,確定電機系統(tǒng)的非滿載運轉(zhuǎn)時消耗；擴展產(chǎn)品標準或技術委員會應使用GB/T12668.902—2021中定義的電機系統(tǒng)非滿載損耗允差。擴展產(chǎn)品的半解析模型允許結合各參考工作點的損耗得出其他任何一個工法(EPA)所需要素，如表1和圖6所示。a)GB/T12668.902—2021規(guī)定的電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)給出了在一些典型的工作點的—當電機系統(tǒng)是由電氣傳動系統(tǒng)(PDS)構成，電機系統(tǒng)半解析模型(SAM)應基于可參考電c)擴展產(chǎn)品法(EPA),擴展產(chǎn)品制造商或相關實體負責將電機半解析模型(SAM)和被傳動設備輸出責任電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)電機系統(tǒng)的特征(實體部件、額定功率等)電機系統(tǒng)在標準化工作點的相對解析模型(SAM)電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)輸出與被傳動設標準化工作點的負載設備關聯(lián)的產(chǎn)品委員會(例如ISO擴展產(chǎn)品法(EPA)模型(SAM)輸出，應用需求(工作制、運行時間等)以及允差應用的擴展產(chǎn)品能效指數(shù)(EEI)品委員會(例如ISO7GB/T12668.901—2021/IEC61800-9為了確定整體損耗，根據(jù)擴展產(chǎn)品法(EPA),需要用半解析模型(SAM)確定子部件的典型相對應利用半解析模型(SAM)的結果計算能效指數(shù)(EEI),該值應定量區(qū)分應用是典型高效的還可得到的節(jié)能量通常取決于應用所要求的擴展產(chǎn)品的工作點(OP),在工作點上擴展產(chǎn)品根據(jù)應用b)負載-時間關系曲線，也稱為負載工作制，該圖表描繪了應用所需的不同功率水平(含待機狀有參數(shù)。附錄A提供了如何利用一些必要的速度-力矩損耗點將半解析模型(SAM)應用到具有PDS為了包含擴展產(chǎn)品速度為零的情況，電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)應采用相對損耗(工作點的特8PDS相對力矩/%MS相對力矩/%GB/T12668.901—2021/IEC61PDS相對力矩/%MS相對力矩/%6.2PDS的工作點這些相對損耗(包含電機系統(tǒng)的相對損耗)可作為電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)輸出和擴展產(chǎn)品PL,J)s(0,100)PL,s(50,100)PL,J)s(0,100)PL,s(50,100)如果電機系統(tǒng)僅包含電機起動器或開關設備，則工作點處于相對速度為100%的位置(見圖5)。IEC60947-4-1中說明的交流電機起動器或IEC60947-4-2中說明的旁路式交流電動機半導體起動器的附加損耗均較小。根據(jù)計算或測量確定含電機起動器的電機系統(tǒng)相對損耗的流程參見9PDS相對力GB/T12668.901—2021/IEC61800-9PDS相對力本章描述了如何綜合考慮電機系統(tǒng)和擴展產(chǎn)品的半解析模型(SAM),以便按擴展產(chǎn)允差電機系統(tǒng)的半解析模型(SAM)擴展產(chǎn)品的半解析模型(SAM)乘積。在每個工作點上，當知道運行/應用數(shù)據(jù)和根據(jù)附錄C得到的工作制，就能進行電氣功率損耗GB/T12668.901—2021/IEC61800-9-根據(jù)圖4的整個圖表，理論上包含無數(shù)個這樣的工作點。如果實際工作點未知，則使用參考工作點確定損耗。——符合擴展產(chǎn)品法(EPA)的需要(典型示例參見附錄C);——根據(jù)電機系統(tǒng)的傳動方案，從圖4和圖5定義的參考工作點中選擇。7.3如何確定電機系統(tǒng)的中間速度-力矩損耗點如果已定義值不能完全匹配力矩-速度的關系曲線，應采用以下規(guī)則確定電機系統(tǒng)半解析模型(SAM)的中間值。如果電機系統(tǒng)為電氣傳動系統(tǒng)(PDS),第一步根據(jù)GB/T12668.902—2021計算成套傳動模塊(CDM)的損耗。第二步確定電機的損耗。第三步計算電氣傳動系統(tǒng)(PDS)的損耗。為確定電機系統(tǒng)在任意工作點的相對損耗，可使用下列計算模型之一：a)相鄰預定義工作點的最大損耗；b)相鄰工作點的二維線性插值；c)只要外插結果維持在圖7的四個區(qū)，可采用相鄰工作點二維線性外插法；d)按GB/T12668.902—2021給出的數(shù)學模型進行損耗計算和外推。對于模型a和模型b整個運行區(qū)域被分為四個區(qū)，如圖7所示。Pi,Pi,兩s(50,100)2區(qū)P.PD8(0,100)區(qū)圖7PDS偏離工作點的四個區(qū)域1區(qū)覆蓋相對PDS速度最高為50%且相對力矩為50%以上的工作點。2區(qū)覆蓋相對PDS速度為50%以上且相對力矩為50%以上的工作點。3區(qū)覆蓋相對PDS速度最高為50%且相對力矩最高為50%的工作點。4區(qū)覆蓋相對PDS速度為50%以上且相對力矩最高為50%的工作點。7.3.2使用相鄰損耗點的最大損耗確定損耗這種確定損耗的方法非常簡單。然而，與其他方法相比，本方法與正確結果的偏差更大。根據(jù)圖4和圖7,在75%相對電氣傳動系統(tǒng)(PDS)速度和80%相對力矩下評估的工作點，屬于區(qū)域PDS相對力矩/%GB/T12668.901—20PDS相對力矩/%如果電機系統(tǒng)包含電機起動器或開關柜，則計算應采用如圖5所示的兩個工作點PL,Ns(100,50、7.3.3使用相鄰損耗點的二維損耗二維內(nèi)插值確定損耗假設已知點A、B、C、D四個點，則任一點Z點的插值可三步求得(見圖8)。D(np,t,)D(np,t,)z(nz,t?)A(n,t?)圖8偏離工作點的二維插值第一步，針對點R1計算C點和D點之間的線性內(nèi)插值。選擇R1的水平分量n等于所需工作點Z的水平分量nz。由于點C和點D的垂直分量相同(tc=tp),則點R1處的損耗只是水平分量nz的第二步，點R2的損耗以相同的方式進行內(nèi)插值計算，可得出PL,R?(nz)。第三步，最終通過R1和R2之間的內(nèi)插值計算工作點Z的損耗。由于R1和R2根據(jù)定義具有相同的水平分量nz,因此該內(nèi)插值只是垂直分量tz的函數(shù)?？傻贸鯬L.z(tz)。將值插入式(1),可得出工作點Z的損耗最終計算。 (1)如果電機系統(tǒng)包含電機起動器或開關裝置，計算時的取值應與圖5兩個工作點相同。如果可得出損耗的工作點Z的橫坐標低于25%相對速度，應采用25%相對速度的基準點以線性內(nèi)插值確定損耗。GB/T12668.901—2021/IE應用到具有PDS的泵系統(tǒng)中三點的電損耗及中間陰影區(qū)的電損耗PDS在50%速度和25%力矩點的電損耗為各部件損耗之和，按式(A.1)計算(含PDS專用供電變PL.PDs=PLm+PLCDM式(A.1)中，由(PL,cDm+PL,Aux)可得出完整參考傳動模塊(RCDM)和附件(如濾整流器的有源饋電變流器等)的損耗，其約定允差為±10%(見圖A.2),計算結果需要對損耗影響最大PDS相對力矩/%PDS相對力矩/%PDS相對速度/%圖A.2PDS與泵系統(tǒng)的半解析模型(SAM)相互影響得到泵系統(tǒng)能效指數(shù)的示例工作制給出了裝置的機械功率要求。對于每一個工作點OP,電源所提供的電功率P;取決于機械加權平均電功率與應用在特定運行期間(Rt)內(nèi)所需的電能耗(示例單位為kW·h)直接相關，用T/T/%GB/T12668.901—2021/IEC61800-T/T/%大部分現(xiàn)有負載均可分類為圖C.1所示的基本力矩與功率-速度的關系曲線之一。00000000000000恒轉(zhuǎn)矩負載恒功率負載線性轉(zhuǎn)矩負載平方轉(zhuǎn)矩負載運行時間分數(shù)/%GB/T12668.901—2021/IEC61運行時間分數(shù)/%擴展產(chǎn)品的能效取決于負載水平，還需要考慮軟起動器及變速傳動裝置(它們出現(xiàn)在功率部分被禁用但控制部分仍然帶電的時段。待機損耗是由諸如控制部分的電源產(chǎn)生的負載-時間的關系曲線描繪的是擴展產(chǎn)品所需的不同水平的機械功率以及擴展產(chǎn)品在各點運行的隨時間變化的工作點示例見圖C.2。工作制給出了擴展產(chǎn)品的機械功率要求。對于每一個工作點OP,電源所提供的功率P:取決于機械功率以及該水平下的擴展產(chǎn)品整體損耗(或它的等效電能)。后者取決于擴展產(chǎn)品所選的控制策GB/T12668.901—2021/IEC根據(jù)需要運行擴展產(chǎn)品所需的加權平均電功率PElectric用式(C.1)計算。加權平均電功率與擴展產(chǎn)品在特定運行期間內(nèi)所需的電能耗(示例單位為kW·h)直接相關，用對于擴展產(chǎn)品(EP)而言，可計算多個可行的控制策略(如開關柜和VSD)對應的加權平均電功率(或等效的電能)。設計者此時應選擇加權平均電功率最小的控制策略。對于數(shù)據(jù)表中未包含的某些工作點，其損耗的計算程序見GB/T12668.902—2021中附錄E。C.4.3隨時間變化的不同工作點的損耗計算示例一個內(nèi)置30kW電機的泵系統(tǒng)運行在三個不同工作點：0%流速(待機)、50%流速和100%流速。需要驗證哪種配置是最有效率的配置。需要按兩種不同負載計算。表C.1、表C.2和表C.3給出了示例配置1:帶IE3電機和節(jié)流閥的單速泵。配置2:帶IE2電機和變速傳動裝置的多速泵。表C.1工作點隨時間變化的研究示例100%流速工作制1工作制2表C.2配置1特定工作點的損耗100%流速0%流速(待機)根據(jù)不同流速的帶閥泵系統(tǒng)能效計算得出。h參考IEC60034-30-1(30kW四極IE3電機)的電機能效計算的損耗?！案鶕?jù)GB/T12668.902—2021(30kW電機)附錄E得出的100%速度(nn)時的因數(shù)(0.72/0.92)乘以100%流速根據(jù)GB/T12668.902—2021的5.6,電機起動器的損耗為電機功率的0.1%。GB/T12668.901—2021/IEC61800-表C.3配置2特定工作點的損耗100%流速(100%速度、100%負載)(50%速度、25%負載)0%流速(待機)“根據(jù)不同流速的變速泵系統(tǒng)能效計算得出。根據(jù)GB/T12668.902—2021表A.2(基準電機)的30kW電機在100%速度和100%力矩下的電機功率的9.6%計算得出。根據(jù)GB/T12668.902—2021表A.2(基準電機)在50%速度和25%力矩下的電機功率的2.5%計算得出。根據(jù)GB/T12668.902—2021表A.1的基準CDM損耗計算得出。工作制1配置1見式(C.3):PL,Confi=0.1×PL,Totall_0+0.05×PL,Totall_50+0.85×PL,Total=0.1×0kW+0.05×10.89配置2見式(C.4):=0.1×0.05kW+0.05×2.11kW+0.85×9.74kW=8