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ACS 1000 中压交流传动315 - 5000 kW技术样本ABBACS 1000 中压交流传动315 - 5000 kW 鼠笼式感应电动机 的精确速度和转矩控制技术样本3ABD 00009891 版本 C BASED ON : 3BHS 125029 REV C 生效日期：2004 年 2 月 2002 北京 ABB 电气传动系统有限公司ABB 公司保留对本手册的解释权，未得到我们的许可任何人不得向第三方 提供手册中的信息，用户如果发现本手册中的错误请向北京 ABB 电气传 动有限公司反映本手册中的信息如果和目前最新产品有不同之处请参照产品随机说明ACS 1000 技术样本1目录第一章 - 概述 51.1简介 5 1.2标准解决方案 5 1.3关键技术 5 1.4技术优势 6 1.5ACS 1000 产品类型 6第二章 - 标准特性 72.1IGCT 功率半导体器件 7 2.2无熔断器设计 7 2.3直接转矩控制 7 2.4输入电路 8 2.5输出电路 9 2.6系统原理图 9第三章 - 硬件说明 113.1电磁兼容性 11 3.2ACS1000 柜体设计 11 3.2.1风冷型 11 3.2.2水冷型 12 3.2.3主电路接线端子 13 3.3控制单元 13 3.4门锁 14 3.5防护等级 15 3.6吊装装置 15 3.7柜体颜色 15 3.8附加柜体 15第四章 - 用户接口 174.1概述 17 4.2CDP 312 控制板 17 4.3标准输入/ 输出接口板 18 4.4现场总线适配器模块 21 4.5PC 工具 21第五章 - 参数和应用宏 235.1概述 23 5.2不同应用宏的适用场合 232ACS 1000 技术样本5.3应用宏的输入/ 输出接口 24第六章 - 标准功能 276.1概述 27 6.2标准控制功能 27 6.2.1总体功能 27 6.2.2主回路断路器控制 29 6.2.3本地和远程控制 29 6.2.4故障诊断 30 6.2.5可编程数字和模拟输出 31 6.2.6可编程模拟输入 31 6.2.7输入信号源选择和信号处理 31 6.3标准保护功能 32 6.3.1可编程故障保护功能 32 6.3.2已编程的保护功能33 6.3.3其它保护功能 35 6.4其它功能 35 6.4.1用户特定的可选件 36第七章 - 可选件 377.1环境条件 37 7.2柜体设计 37 7.3输入侧 38 7.4输出侧 39 7.5变频器冷却系统 41 7.6变频器隔离开关和旁路 43 7.7辅助控制接口45 7.8PC 工具45第八章 - 传动系统选型 478.1概述 47 8.2主回路断路器 47 8.2.1主回路断路器控制 47 8.2.2跳闸回路 47 8.2.3主回路断路器特性 49 8.3输入变压器选型 51 8.4ACS 1000 变频器选型 52 8.4.1输出滤波器 52 8.4.2非平方负载应用 52 8.4.3ACS 1000 选型表 53 8.5电机选型 56 8.5.1负载曲线 56 8.5.2选型标准 57 8.5.3更新改造应用 57 8.5.4转矩冲击 57ACS 1000 技术样本3附录 A - 安装指南 59环境条件 59 安装 59 功率设备安装 62 概述 62 变压器一次侧电缆 62 变压器二次侧电缆 62 电机电缆 63 功率电缆选型 63 辅助电源电缆 63 控制电缆 63 电缆布线 63 ACS1000 电缆进线方式和接线端子 64 12 脉波 ACS 1000 变频器的变压器接线图 65 24 脉波 ACS 1000 变频器的变压器接线图 65 12/24 脉波变频器的电机接线图66附录 B - 技术数据 67变压器连接 / 变频器输入 67 变频器输出/ 电机连接 68 辅助电源69 环境条件 69 传动降容 70 风冷型变频器 70 水冷型变频器 71 运输和储存71 冷却72 风冷型变频器 72 水冷型变频器 72 保护功能 73 模拟输入 74 模拟输出 74 数字输入 75 数字输出 76 辅助电源输出 76 参考电压输出77 DDCS 光缆链路 77 柜体封装77附录 C - 外形尺寸及重量 79附录 D - 适用的规范和标准 83CE 标志 83 低压标准 83 机械标准 834ACS 1000 技术样本电磁兼容性 (EMC) 标准 83 电磁辐射 84 电磁防护 84 UL 标志 84 适用的规范和标准 84附录 E - ACS 1000 产品型号 87ACS 1000 技术样本5第一章 - 概述ACS 1000 系列变频器是ABB公司 为中满足中压变频器市场要求而专门设 计生产的产品。

本手册对 ACS 1000 系列中压变频器的电气特性，机械特 性以及对环境的要求作出详细介绍 另外，本手册详细列出了可满足用户 特殊需要的可选配件，供您选择，并且为用户选择变频器和 电机的组合 提供实用建议您还可以从手册中获得关于现场安装变频器的有用信息ACS 1000 是标准化的中压交流传动系列产品，输出功率范围为：315 至 5000kW (400 至 6700HP)， 适用电机电压等级为 2.3、 3.3 和 4.0 kV作为 ABB 公司生产的 ACS 标准化系列产品中的重要一员， ACS 1000 使 用和其它 ACS 系列低压产品相同的标准配件，软件工具和设计理念，从 而大大提高了产品的可靠性，并且为用户提供应用范围更宽的 ACS 系列 产品作为标准系列产品之一的 ACS 1000 继承了以往变频器的各种优势，使其 可以满足大多数工程传动的设计要求另外，由于采用了标准化的设计概 念，从而缩短了供货周期，及时为用户提供高质量的产品据市场调查反应，大约 85% 的中压变频传动设备用于风机、水泵、传送 带和压缩机 在此类控制方式类似的应用中，ACS 1000 是理想的传动产 品，而在世界范围内的类似项目中，只有很少的一部分电机使用了中压变 频器传动。

可以通过使用变频器传动而产生显著效益的行业包扩石油及天然气、矿 山、水利、造纸、水泥和电厂等两项关键技术的使用使 ACS 1000 在现有的中压变频器市场中与众不同 :• 电机控制采用直接转矩控制 (DTC)，从而可以得到卓越的转矩特性和速 度特性直接转矩控制技术可以使变频器在不需要安装速度反馈设备的条件下 对标准的鼠笼感应异步电机转速进行精确控制，使用户免去繁琐的光 码盘或测速电机设备的安装和维护工作• 在交流变频器中首次采用了最新的半导体开关器件- IGCT ( 集成门极 换向型晶闸管) , 新器件具有更高的开关频率，更小的能量损耗，因此 无须很大的冷却设备，从而使新型变频器更简化，更有效率IGCT 器件无须能量吸收回路，因此比传统的变频器功率模块更简化， 可靠性更高同时使 ACS 1000 的结构更加紧凑合理1.1简介1.2 标准解决方案1.3 关键技术第一章 概述6ACS 1000 技术样本新技术的采用使 ACS 1000 变频器具备更多的实用优点： 新型器件 IGCT 和 LC 输出滤波器结合使用 使变频器的电压输出具有更好 的正弦波特性，使得用户在变频器选型时无须考虑容量冗余。

同时还减少 电压尖峰对电机绝缘性能的损坏，并且变频器和电机之间的电缆长度亦受 到较小的限制直接转矩控制可以避免电机输出转矩的波动，因此减小了对负载和相应设 备的冲击ACS 1000 变频器和电源之间可以配备单独安装的适用于室外安装的油式 隔离变压器或变频器一体化的干式变压器，使用户可以有灵活的选择ACS 1000 产品满足包括 IEC 和 EN 在内的欧洲电工标准和北美的 UL 标 准，另外 ABB 还在为产品满足包括IEEE 519- 1992 在内的国际电磁谐波 标准而做了大量开发工作有关标准请参阅附录 D 中的相关内容ACS 1000 产品的另一特色是采用预先设置的一些适合不同工况的应用宏 来定义输入／输出信号和管理参数，使用户能更简便的设置和使用变频 器ACS 1000 变频器有风冷和水冷两种产品风冷方式的变频器的功率范围 是 400HP 至 2250 HP (315 kW 至 1600 kW) ；采用水冷方式，变频器的 输出功率范围是 2500HP 至 6700HP (1800kW 至 5000kW)ACS 1000 变频器有三个电压等级，分别适用于 2.3 kV, 3.3 kV 和 4.0kV 的标准电机，关于更高电压等级的产品请向 ABB 在当地的代理商咨询。

表 1- 1 ACS 1000 变频器的输出功率和电压等级** 上表中的数据对应为标准 4 极电机变频器具备 10% 过载能力，为保证电机的输出功率，在选择变频器时应 注意 ACS 1000 的额定输出电流大于或等于电机的额定电流注意 : 风冷方式的变频器 的输出功率会受到安装现场的海拔高度和环境温 度的影响而需要降容处理水冷方式变频器的输出功率受冷却水温度的影 响而需要降容处理具体降容系数请参见附录 B 中的相关内容1.4技术优势1.5 ACS 1000 产品类型 电机电压 (kV)冷却方式电机额定功率 ** kWACS1000 连 续输出功率 (kVA)外形规格2.3风冷315 - 1120400 - 1350A1 - A23.3风冷315 - 1800400 - 2150A1 - A33.3水冷2000 - 50002400 - 5950W1 - W34.0风冷315 - 1600400 - 2000A1 - A34.0水冷1800 - 50002300 - 5800W1 - W3ACS 1000 技术样本7第二章 - 标准特性新型功率半导体器件 IGCT( 集成门极换流型晶闸管 ) 是 ABB 公司专为中 压变频器市场研制开发的。

IGCT 具有 IGBT( 绝缘门极双极性晶体管 ) 的 高开关频率特性，同时还具有 GTO （可关断晶闸管）的高阻断电压和低 导通损失率特性因此 IGCT 是无须串联即可直接应用于中压电网的高速 低损耗的功率半导体器件IGCT 继承并超越了 IGBT 技术和 GTO 技术 IGCT 同时还具备以下特点:• 续流二极管集成一体 • 无需吸收电路 • 门极电路与功率器件集成一体 • 高可靠性 • 高功率密度 • 自保护功能以防破坏性故障上述特性的组合使得 ACS 1000 变频器成为当今中压变频市场上集高性 能、高可靠性、高效率和空间效用的最佳选择ACS 1000 是一种无需熔断器保护的中压变频器此专利设计使用最新的功率半导体开关器件 IGCT 作为主电路保护不同于传统的熔断器，位于整流器和直流回路之间的 IGCT 可以直接把逆 变器和主电源隔离，且分断时间为 25 微秒，比传统的熔断器快 1000 倍使用 IGCT 作为传动系统的保护设备，使得传动系统的元器件数目更少， 从而使 ACS 1000 具有卓越的可靠性不同于其它的功率半导体器件， IGCT 可以作为保护设备源自于在中压等 级下的低通态损耗和高速关断的能力。

直接转矩控制 (DTC) 是交流传动的一种独特的电机控制方式逆变器的开 关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每 25 微 秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值电机转矩比较器将转矩实际值与 转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调 节器的给定值作比较依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决 定逆变器的最佳开关状态2.1IGCT 功率半导体器件2.2无熔断器设计2.3直接转矩控制第二章 标准特性8ACS 1000 技术样本图 2- 1 直。