(高清版)GBT 12668.901-2021 电气传动系统、电机起动器、电力电子设备及其传动应用的生态设计 采用扩展产品法（EPA）和半解析模型（SAM）制定电气传动设备能效标准的一般要求

和半解析模型(SAM)制定电气传动设备能效标准的一般要求国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I Ⅱ 3 44.1概述 4 5 65扩展产品半解析模型(SAM)的要求 7 7 86.3电机系统不含CDM时的要求 8 9 9 97.3如何确定电机系统的中间速度-力矩损耗点 附录B(资料性附录)基于工作制的能耗计算 附录C(资料性附录)基于力矩与功率-速度的关系曲线、随时间变化的工作点(能耗) I 第8部分：功率接口的电压规范：本部分使用翻译法等同采用IEC61800-9-1:2017《调速电气传动系统第9-1部分：电气传动系——GB/T4365—2003电工术语电磁兼容(IEC60050-1ⅡGB/T12668.901—2021/IEC61800-9能效标准化的核心要求如图1所示。将提出的合理目标作为各相关方最佳的折中方案。(独立地认证)技术上可理解制造商中立(无市场信息)GB/T12668的本部分说明了由电机起动器或者变压/频器传动的电机系统的能效。其目标是建1方法(Rotatingelectricalmachines—Part2-3:Specificciencyofconverter-fedACinduIEC60050-161电工术语电磁兼容(Internationalelectrotechnicalvocabulary—Part161:Elec-2GB/T12668.901—2021/IE注：见图2。注1:本特性通常用柱状图表示。注2:负载-时间的关系曲线可包含待机模式。3GB/T12668.901—2021传输装置transmission3.2符号100%速度和100%负荷时消耗的功率[单位为千瓦(kW)]。P;PnP4GB/T12668.901—2021/IE根据GB/T25442—2018中的方法2-1-1B,当由变流器(非正弦电源)供电时的电机总损耗。在工作点i的力矩[单位为牛米(N·m)]。TF5GB/T12668.901—2021/IEC61800-9——负载设备制造商或其他相关方(例如监管部门，其他指定单位)应详细耗数据。这些数据应由执行GB/T12668.902—2021的相关制—GB/T12668.902—2021规定了以不同利益相关方之间的相互关系见图3。的损耗特性定义标准化应用和EEI评估方法在标准化应用中实体扩展产品的EEI6GB/T12668.901—2021/IEC61 法(见7.3);——考虑如第7章所述扩展产品法(EPA)的扩展产品的半解析模型2021中附录E,确定电机系统的非满载运转时消耗；扩展产品标准或技术委员会应使用GB/T12668.902—2021中定义的电机系统非满载损耗允差。扩展产品的半解析模型允许结合各参考工作点的损耗得出其他任何一个工法(EPA)所需要素，如表1和图6所示。a)GB/T12668.902—2021规定的电机系统的半解析模型(SAM)给出了在一些典型的工作点的—当电机系统是由电气传动系统(PDS)构成，电机系统半解析模型(SAM)应基于可参考电c)扩展产品法(EPA),扩展产品制造商或相关实体负责将电机半解析模型(SAM)和被传动设备输出责任电机系统的半解析模型(SAM)电机系统的特征(实体部件、额定功率等)电机系统在标准化工作点的相对解析模型(SAM)电机系统的半解析模型(SAM)输出与被传动设标准化工作点的负载设备关联的产品委员会(例如ISO扩展产品法(EPA)模型(SAM)输出，应用需求(工作制、运行时间等)以及允差应用的扩展产品能效指数(EEI)品委员会(例如ISO7GB/T12668.901—2021/IEC61800-9为了确定整体损耗，根据扩展产品法(EPA),需要用半解析模型(SAM)确定子部件的典型相对应利用半解析模型(SAM)的结果计算能效指数(EEI),该值应定量区分应用是典型高效的还可得到的节能量通常取决于应用所要求的扩展产品的工作点(OP),在工作点上扩展产品根据应用b)负载-时间关系曲线，也称为负载工作制，该图表描绘了应用所需的不同功率水平(含待机状有参数。附录A提供了如何利用一些必要的速度-力矩损耗点将半解析模型(SAM)应用到具有PDS为了包含扩展产品速度为零的情况，电机系统的半解析模型(SAM)应采用相对损耗(工作点的特8PDS相对力矩/%MS相对力矩/%GB/T12668.901—2021/IEC61PDS相对力矩/%MS相对力矩/%6.2PDS的工作点这些相对损耗(包含电机系统的相对损耗)可作为电机系统的半解析模型(SAM)输出和扩展产品PL,J)s(0,100)PL,s(50,100)PL,J)s(0,100)PL,s(50,100)如果电机系统仅包含电机起动器或开关设备，则工作点处于相对速度为100%的位置(见图5)。IEC60947-4-1中说明的交流电机起动器或IEC60947-4-2中说明的旁路式交流电动机半导体起动器的附加损耗均较小。根据计算或测量确定含电机起动器的电机系统相对损耗的流程参见9PDS相对力GB/T12668.901—2021/IEC61800-9PDS相对力本章描述了如何综合考虑电机系统和扩展产品的半解析模型(SAM),以便按扩展产允差电机系统的半解析模型(SAM)扩展产品的半解析模型(SAM)乘积。在每个工作点上，当知道运行/应用数据和根据附录C得到的工作制，就能进行电气功率损耗GB/T12668.901—2021/IEC61800-9-根据图4的整个图表，理论上包含无数个这样的工作点。如果实际工作点未知，则使用参考工作点确定损耗。——符合扩展产品法(EPA)的需要(典型示例参见附录C);——根据电机系统的传动方案，从图4和图5定义的参考工作点中选择。7.3如何确定电机系统的中间速度-力矩损耗点如果已定义值不能完全匹配力矩-速度的关系曲线，应采用以下规则确定电机系统半解析模型(SAM)的中间值。如果电机系统为电气传动系统(PDS),第一步根据GB/T12668.902—2021计算成套传动模块(CDM)的损耗。第二步确定电机的损耗。第三步计算电气传动系统(PDS)的损耗。为确定电机系统在任意工作点的相对损耗，可使用下列计算模型之一：a)相邻预定义工作点的最大损耗；b)相邻工作点的二维线性插值；c)只要外插结果维持在图7的四个区，可采用相邻工作点二维线性外插法；d)按GB/T12668.902—2021给出的数学模型进行损耗计算和外推。对于模型a和模型b整个运行区域被分为四个区，如图7所示。Pi,Pi,两s(50,100)2区P.PD8(0,100)区图7PDS偏离工作点的四个区域1区覆盖相对PDS速度最高为50%且相对力矩为50%以上的工作点。2区覆盖相对PDS速度为50%以上且相对力矩为50%以上的工作点。3区覆盖相对PDS速度最高为50%且相对力矩最高为50%的工作点。4区覆盖相对PDS速度为50%以上且相对力矩最高为50%的工作点。7.3.2使用相邻损耗点的最大损耗确定损耗这种确定损耗的方法非常简单。然而，与其他方法相比，本方法与正确结果的偏差更大。根据图4和图7,在75%相对电气传动系统(PDS)速度和80%相对力矩下评估的工作点，属于区域PDS相对力矩/%GB/T12668.901—20PDS相对力矩/%如果电机系统包含电机起动器或开关柜，则计算应采用如图5所示的两个工作点PL,Ns(100,50、7.3.3使用相邻损耗点的二维损耗二维内插值确定损耗假设已知点A、B、C、D四个点，则任一点Z点的插值可三步求得(见图8)。D(np,t,)D(np,t,)z(nz,t₂)A(n,t₂)图8偏离工作点的二维插值第一步，针对点R1计算C点和D点之间的线性内插值。选择R1的水平分量n等于所需工作点Z的水平分量nz。由于点C和点D的垂直分量相同(tc=tp),则点R1处的损耗只是水平分量nz的第二步，点R2的损耗以相同的方式进行内插值计算，可得出PL,R₂(nz)。第三步，最终通过R1和R2之间的内插值计算工作点Z的损耗。由于R1和R2根据定义具有相同的水平分量nz,因此该内插值只是垂直分量tz的函数。可得出PL.z(tz)。将值插入式(1),可得出工作点Z的损耗最终计算。 (1)如果电机系统包含电机起动器或开关装置，计算时的取值应与图5两个工作点相同。如果可得出损耗的工作点Z的横坐标低于25%相对速度，应采用25%相对速度的基准点以线性内插值确定损耗。GB/T12668.901—2021/IE应用到具有PDS的泵系统中三点的电损耗及中间阴影区的电损耗PDS在50%速度和25%力矩点的电损耗为各部件损耗之和，按式(A.1)计算(含PDS专用供电变PL.PDs=PLm+PLCDM式(A.1)中，由(PL,cDm+PL,Aux)可得出完整参考传动模块(RCDM)和附件(如滤整流器的有源馈电变流器等)的损耗，其约定允差为±10%(见图A.2),计算结果需要对损耗影响最大PDS相对力矩/%PDS相对力矩/%PDS相对速度/%图A.2PDS与泵系统的半解析模型(SAM)相互影响得到泵系统能效指数的示例工作制给出了装置的机械功率要求。对于每一个工作点OP,电源所提供的电功率P;取决于机械加权平均电功率与应用在特定运行期间(Rt)内所需的电能耗(示例单位为kW·h)直接相关，用T/T/%GB/T12668.901—2021/IEC61800-T/T/%大部分现有负载均可分类为图C.1所示的基本力矩与功率-速度的关系曲线之一。00000000000000恒转矩负载恒功率负载线性转矩负载平方转矩负载运行时间分数/%GB/T12668.901—2021/IEC61运行时间分数/%扩展产品的能效取决于负载水平，还需要考虑软起动器及变速传动装置(它们出现在功率部分被禁用但控制部分仍然带电的时段。待机损耗是由诸如控制部分的电源产生的负载-时间的关系曲线描绘的是扩展产品所需的不同水平的机械功率以及扩展产品在各点运行的随时间变化的工作点示例见图C.2。工作制给出了扩展产品的机械功率要求。对于每一个工作点OP,电源所提供的功率P:取决于机械功率以及该水平下的扩展产品整体损耗(或它的等效电能)。后者取决于扩展产品所选的控制策GB/T12668.901—2021/IEC根据需要运行扩展产品所需的加权平均电功率PElectric用式(C.1)计算。加权平均电功率与扩展产品在特定运行期间内所需的电能耗(示例单位为kW·h)直接相关，用对于扩展产品(EP)而言，可计算多个可行的控制策略(如开关柜和VSD)对应的加权平均电功率(或等效的电能)。设计者此时应选择加权平均电功率最小的控制策略。对于数据表中未包含的某些工作点，其损耗的计算程序见GB/T12668.902—2021中附录E。C.4.3随时间变化的不同工作点的损耗计算示例一个内置30kW电机的泵系统运行在三个不同工作点：0%流速(待机)、50%流速和100%流速。需要验证哪种配置是最有效率的配置。需要按两种不同负载计算。表C.1、表C.2和表C.3给出了示例配置1:带IE3电机和节流阀的单速泵。配置2:带IE2电机和变速传动装置的多速泵。表C.1工作点随时间变化的研究示例100%流速工作制1工作制2表C.2配置1特定工作点的损耗100%流速0%流速(待机)根据不同流速的带阀泵系统能效计算得出。h参考IEC60034-30-1(30kW四极IE3电机)的电机能效计算的损耗。“根据GB/T12668.902—2021(30kW电机)附录E得出的100%速度(nn)时的因数(0.72/0.92)乘以100%流速根据GB/T12668.902—2021的5.6,电机起动器的损耗为电机功率的0.1%。GB/T12668.901—2021/IEC61800-表C.3配置2特定工作点的损耗100%流速(100%速度、100%负载)(50%速度、25%负载)0%流速(待机)“根据不同流速的变速泵系统能效计算得出。根据GB/T12668.902—2021表A.2(基准电机)的30kW电机在100%速度和100%力矩下的电机功率的9.6%计算得出。根据GB/T12668.902—2021表A.2(基准电机)在50%速度和25%力矩下的电机功率的2.5%计算得出。根据GB/T12668.902—2021表A.1的基准CDM损耗计算得出。工作制1配置1见式(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见式(C.4):=0.1×0.05kW+0.05×2.11kW+0.85×9.74kW=8