acs1000产品介绍.ppt

ABBABB© ABB Swutzerland Ltd.03 / 2003 ACS 1000 ACS 1000 中压中压中压中压变频器变频器变频器变频器 产品产品产品产品介绍介绍介绍介绍© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 概述概述ACS 1000 中压变频器中压变频器是中压市场应用于是中压市场应用于315-5000kW异步电动机异步电动机精确速度控制和转矩控制的精确速度控制和转矩控制的三电平电压源型变频器三电平电压源型变频器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 的核心特性的核心特性:ü IGCT 技术技术ü 直接转矩控制技术直接转矩控制技术(DTC)ü 正弦波输出正弦波输出ACS 1000 核心特性核心特性© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 空冷型空冷型 2000 mm(不包括不包括排风口排风口)空冷型电压和功率范围空冷型电压和功率范围: 0.4 - 2 MVA，，2.3, 3.3 和和 4kV900 mm3000 mm© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 空冷型空冷型 控制单元正弦滤波器电抗整流桥冷却风机直流电容和正弦滤波器电容逆变器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 水冷型水冷型900 mm2000 mm4700 mm ( W2 和和 W3)4200 mm (W1)水冷型电压和功率范围水冷型电压和功率范围: 2 - 6 MVA，，3.3 和和 4kV© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 水冷型水冷型控制单元正弦滤波器和直流回路冷却单元整流桥和逆变器正弦滤波器电抗© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB3151’800电机电压电机电压(kV)2.34.06.03.3电机功率电机功率(kW)5,00013.88.06.9空冷型空冷型水冷型水冷型配置配置 升压变压器升压变压器对电机绕组进行对电机绕组进行改接：改接：星型星型 -> 三角型三角型 输出电压和功率范围输出电压和功率范围(6’000 kVA)ACS 1000解决方案解决方案© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBM•主回路断路器主回路断路器, 12 脉波输入变压器和二极管整流桥组脉波输入变压器和二极管整流桥组•DC 回路回路, DC 电容和共模电抗器电容和共模电抗器(可选件可选件)•无熔断器设计无熔断器设计, 采用采用IGCT作为保护元件作为保护元件•采用采用IGCT半导体元器件的三电平电压源型逆变器半导体元器件的三电平电压源型逆变器(VSI) •输出正弦波滤波器输出正弦波滤波器 MCBACS 100012 脉波拓扑结构脉波拓扑结构© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 ACS 1000 的核心特性的核心特性的核心特性的核心特性 - - IGCT IGCT 技术技术技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBIGCT: 集成门极换流型晶闸管集成门极换流型晶闸管专为中压传动市场的需求设计的专为中压传动市场的需求设计的•高开关特性，高开关特性，•高可靠性高可靠性•导通特性类似于晶闸管导通特性类似于晶闸管•开关特性类似于晶体管开关特性类似于晶体管•低的通态损耗和开关损耗低的通态损耗和开关损耗Ø高可靠性高可靠性(MTBF>49.6年年)，高效率，高效率(>98%)和最少的元器件数量和最少的元器件数量(12 Inv. IGCTs + 2 Pro. IGCTs)核心特性核心特性IGCT 技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBIGCT 结合了结合了IGBT的快速开关特性和的快速开关特性和GTO被证明了的可靠性被证明了的可靠性•快速的开关特性快速的开关特性 •低开关损耗和低通态损耗低开关损耗和低通态损耗=> 高效率高效率•一致性开关特性一致性开关特性•无吸收回路无吸收回路•集成门极驱动和续流二极管集成门极驱动和续流二极管 (ACS 1000)=> 最低元器件数量最低元器件数量 和最高的可靠性和最高的可靠性 •瞬时开关频率瞬时开关频率: 最高最高 20 kHz•开关时间开关时间 (关断关断): 1  s •di/dt: 最高最高 4kA/ms•dv/dt: 最高最高 10-20 kV/ ms•AC 阻断电压阻断电压: 最高最高 6kV•DC 阻断电压阻断电压: 最高最高 3.9kV•开关电流开关电流: 3120 A•故障率故障率FIT < 100特性特性性能指标性能指标核心特性核心特性IGCT 技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB0123024050HV IGBT36多电平多电平 LV IGBTIGCT中压传动市场采用不同半导体元器件所需的数量中压传动市场采用不同半导体元器件所需的数量最低的元器件数量最低的元器件数量最低的元器件数量最低的元器件数量 = = = = 最高的可靠性最高的可靠性最高的可靠性最高的可靠性SGCT核心特性核心特性IGCT 技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBLV-IGBT 的多电平拓扑结构的多电平拓扑结构: 3.3 kV, 2MW240 LV IGBTs72 二极管二极管36 熔断器熔断器核心特性核心特性IGCT 技术技术=> 可靠性指标平均无故障时间可靠性指标平均无故障时间MTBF=0.95年年M© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB3.3 /4 kV: 36 HV IGBTs 3.1 MVA / 3.3 kV4.0 MVA / 4.16 kV HV-IGBT 的的3-电平拓扑结构电平拓扑结构: 3.3kV /4 kV核心特性核心特性IGCT 技术技术=> 可靠性指标平均无故障时间可靠性指标平均无故障时间MTBF < 6.3 年年© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBSGCT电流型逆变器电流型逆变器: 3.3kV/4.16kV+ 逆变器逆变器 12 SGCT+ 12 SGCT (有源前端有源前端)总共总共 24 半导体元器件半导体元器件 !有源前端有源前端:+ 无需变压器无需变压器- 需要输入电抗器和滤波器需要输入电抗器和滤波器- 标准电机无法使用标准电机无法使用- 系统复杂系统复杂核心特性核心特性IGCT 技术技术=> 可靠性指标平均无故障时间可靠性指标平均无故障时间MTBF= 16 年年© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBABB 3-电平电平 IGCT 电压源型变频器电压源型变频器ACS 1000: 2.3/3.3/4.0kV12逆变逆变 IGCTs+2保护保护IGCTs标准的交流感应电动机DCLink 3-电平电压源型逆变器电平电压源型逆变器 (VSI)正弦波滤波器正弦波滤波器IGCT 集成门极驱动和续流二极管的IGCTNPC Diode (中性点钳位二极管)核心特性核心特性IGCT 技术技术=> 可靠性指标平均无故障时间可靠性指标平均无故障时间MTBF >49.6 年年© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 ACS 1000 的核心特性的核心特性的核心特性的核心特性 - - DTC DTC 技术技术技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBDTC具有具有25 s 的控制周期的控制周期传统的传统的PWM控制控制 :•为避免超速采用窄脉宽列控制为避免超速采用窄脉宽列控制•由于调节器控制周期为由于调节器控制周期为1-3 msVfFrequency referenceModu-latorV/F ratioACSpeed controlTorque controlACVfTorque controlModu-latorSpeed controlACT矢量控制矢量控制 :•需速度反馈需速度反馈•由于存在调节器控制周期为由于存在调节器控制周期为1-3 ms DTC原理原理 :•转距控制采用单步执行，无需速度反馈转距控制采用单步执行，无需速度反馈•25 s 的控制周期，因而没有超速的危险的控制周期，因而没有超速的危险核心特性核心特性DTC技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性DTC技术技术速度控制速度控制 PIDREF转距给定转距给定转距给定转距给定调节器调节器速度给定速度给定触发逻辑触发逻辑开关位置开关位置电压电压电流电流=电机模型电机模型转距和磁通转距和磁通比较器比较器3~转距转距计算速度计算速度磁通磁通© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB卓越的转距特性卓越的转距特性Torque:PWMDTCv转距阶跃上升时间转距阶跃上升时间DTCFlux vectorOpen loop PWM< 5 msec.10 to 20 msec.> 100 msec.v无需编码器即可实现精确转距控制无需编码器即可实现精确转距控制v零速满转距控制零速满转距控制v直接控制转距，因而不存在误跳闸直接控制转距，因而不存在误跳闸核心特性核心特性DTC技术技术© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性DTC技术技术PWMno encoderDC drivewith encoderDTCno encoderDTCwith encoderPWMwith encoderStatic speed errorDynamic speed error± 1 to 3 %3 %sec.± 0.01 %0.3 %sec.± 0.01 %0.3 %sec.± 0.1 to 0.5 %0.4 %sec.± 0.01 %0.2 %sec.0100020003000400050001001502000500Torque(Nm)Speed(rpm)Time (msec.)TorqueSpeedDTC控制精度控制精度© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性DTC技术技术最佳启动特性最佳启动特性Ø高启动转距高启动转距Ø零速满转距零速满转距Ø应用于传送设备和挤压机应用于传送设备和挤压机Ø自动启动特性自动启动特性Ø即时启动水泵和风机（带即时启动水泵和风机（带脉冲编码器）脉冲编码器）Ø没有重启动延迟没有重启动延迟TorqueSpeedttTorqueSpeedttDTCPWM© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性DTC技术技术掉电跨越掉电跨越v快速响应一次侧电源中断确快速响应一次侧电源中断确v失电期间系统仍然受控失电期间系统仍然受控v5秒钟掉电跨越能力（起决于秒钟掉电跨越能力（起决于负载惯性）负载惯性）v带带UPS具有更长的掉电跨越能具有更长的掉电跨越能力（起决于负载惯性）力（起决于负载惯性）0510152025TMfOUTUMINUDCTime (sec.)UDC= DC voltageUMIN= DC voltage minimum limitfOUT= output frequencyTM= motor torque© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 ACS 1000 的核心特性的核心特性的核心特性的核心特性 - - 正弦输出滤波器正弦输出滤波器 © ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器MMCBLC低通滤波器，滤波频率为低通滤波器，滤波频率为360HZ© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器整流桥直流回路变频器变频器Þ 电缆无法承受电缆无法承受 电机无法承受电机无法承受输入变压器输入变压器电网电网• 电压尖峰脉冲可达电压尖峰脉冲可达 20kV/µs !• 共模电压共模电压 !© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB整流桥? ? ?直流回路变频器变频器输入变压器输入变压器电网电网DV/DT-Filter核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器• 共模电压共模电压 !=>电机需要降容使用电机需要降容使用 标准电缆和电机不能使用标准电缆和电机不能使用© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB标准电缆和电机标准电缆和电机整流桥? ? ?直流回路变频器变频器输入变压器输入变压器电网电网Sine Wave Filter核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器THD=0.82%THD=12.8%© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB 优点：优点： 1 1. . 电机效率与工频运行相同电机效率与工频运行相同电机效率与工频运行相同电机效率与工频运行相同 2. 2. 电机无需降容电机无需降容电机无需降容电机无需降容 3. 3. 对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗 4. 4. 无电压反射无电压反射无电压反射无电压反射 5. 5. 电机电缆长度无限制电机电缆长度无限制电机电缆长度无限制电机电缆长度无限制 6. 6. 可采用标准电缆可采用标准电缆可采用标准电缆可采用标准电缆 7. 7. 不存在不存在不存在不存在EMCEMC问题问题问题问题 8. 8. 不会增加电机噪音不会增加电机噪音不会增加电机噪音不会增加电机噪音核心特性核心特性正弦输出滤波器正弦输出滤波器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 的重要特性的重要特性© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB• 标准配置标准配置: 12 脉波输入变压器和二极管整流桥脉波输入变压器和二极管整流桥 • 可选配置可选配置: 24 脉波输入变压器和二极管整流桥脉波输入变压器和二极管整流桥 • 输入变压器类型输入变压器类型: 油浸或干式油浸或干式  遵循遵循 IEEE 519/1992 标准标准é 总体功率因素总体功率因素: 0.95 (整个速度范围内为常数整个速度范围内为常数)é 提供短路阻抗提供短路阻抗é 提供提供12脉波相位移脉波相位移 输入变压器可安装在户外输入变压器可安装在户外(有利于制冷有利于制冷)或户内或户内ACS 1000整流变压器整流变压器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000冷却系统冷却系统空冷型空冷型噪音级别噪音级别: <75 dB (A)(集成冷却风机集成冷却风机)© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000冷却系统冷却系统水冷型水冷型 – 冷却回路示意图冷却回路示意图© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000冷却系统冷却系统水冷型水冷型 – 冷却回路原理图冷却回路原理图© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000冷却系统冷却系统水冷型水冷型 – 外循环水要求外循环水要求© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000冷却系统冷却系统水冷型水冷型 – 空冷回路空冷回路噪音级别噪音级别: <70 dB (A)(集成冷却风机集成冷却风机)© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 例行试验例行试验1.高压高压绝缘绝缘测试测试0.5 h4.带载带载测试测试3.0 h3.功率功率元器件元器件测试测试2.5 h2.控制控制回路回路测试测试1.0 hn 严格的严格的 7 小时例行试验小时例行试验 n 包括包括3小时带载测试小时带载测试n 增加了系统的可靠性增加了系统的可靠性n 减少现场调试时间，调试时间小于减少现场调试时间，调试时间小于2天天n 测试程序测试程序© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000DriveWindown显示系统配置n监视实际信号n浏览和编辑参数n故障记录器n事件记录器n数据记录器用于快速和准确的测量n传动控制n备份和恢复© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000DriveSupport故障检测故障排除备件查询© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000电机保护电机保护电机过载和欠载保护电机过载和欠载保护n在一个可编程的范围内监视电机电流在一个可编程的范围内监视电机电流© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000电机保护电机保护相电流不平衡保护相电流不平衡保护n监视所有三相电流监视所有三相电流© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000倒转锁死功能倒转锁死功能在可定义的时间区间内防止电机重新启动在可定义的时间区间内防止电机重新启动© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000标量控制标量控制n 标量控制标量控制n 应用场合：应用场合：n 升压变压器升压变压器 (和同步旁路和同步旁路)n 一台变频器拖动多台电机一台变频器拖动多台电机n 长电缆控制：长电缆控制：5 ... 20 kmn 长电机电缆长电机电缆n DTC控制模式允许最长电缆为控制模式允许最长电缆为 5 kmn 标量控制模式下允许电缆上的电压降最高至标量控制模式下允许电缆上的电压降最高至 20%© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000设计寿命设计寿命© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB工程设计资源工程设计资源如果问题还是得不到解决，可以向瑞士产品研发中心寻求最高级别的技术支持。

24x365 服务热线服务热线如果当地不能解决问题，可以向瑞士服务中心寻求帮助系统服务专家会在半个小时内提供支持当地服务热线当地服务热线如果现场服务工程师在两个小时内不能解决问题，会向当地专家寻求帮助当地现场服务当地现场服务任何时候出现任何问题，用户都可以向现场服务工程师寻求帮助第第4级级 (瑞士研发中心瑞士研发中心)第第1级级当地现场服务工程师当地现场服务工程师第第2级级当地产品专家当地产品专家第第3级级瑞士瑞士 ACS 1000 产品专家产品专家- 芬兰物流中心提供紧急备件服务芬兰物流中心提供紧急备件服务梯级服务梯级服务ACS 1000服务体系服务体系© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000 可选件可选件© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000现场总线系统现场总线系统HMIHMI系统总线PROFIBUS-PA以太网, TCP/IP 协议操作级操作级控制级控制级设备级设备级PROFIBUS-DP© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000现场总线接口现场总线接口n支持的现场总线协议：支持的现场总线协议：nProfibusnModbusnModbusPlusnDeviceNetnLonWorksnCANopennInterBus-SnCS 31nEthernetnAF100- AC70, AC80, AC800  PLC功能- FCI (CI810 & TB811)  无PLC功能© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBACS 1000现场总线接口现场总线接口现场总线适配器参数现场总线适配器参数© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB以太网模块以太网模块 NETA-01n基于浏览器  通过标准的WEB浏览器易于访问n嵌入服务器  在传动端无需PC n支持电子邮件报警功能  条件触发事件报警功能 送至预先定义的邮件地址 开创远程和无人状况下的监视和维护功能 n最多可链接9台传动 n支持不同的互联网协议ACS 1000现场总线接口现场总线接口© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB尺寸尺寸: 2000mm 宽宽, 800mm 高高噪音噪音:<85 dB (A)注意注意: 降容降容 7.5%!ACS 1000冷却系统冷却系统空冷型冗余冷却风机空冷型冗余冷却风机© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBn水冷型冗余冷却风机水冷型冗余冷却风机n冗余风机安装在水冷单元的顶部n高度为 30cm (但是需要预留 1m 高的空间用于更换风机)n无需降容n只能与冗余冷却泵联合使用Fan 2Fan 1ACS 1000冷却系统冷却系统© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBMACS 1000 共模电抗器共模电抗器 共模电抗器共模电抗器 (CMC)n如果变压器二次侧电缆长度超过下列极限，需要采用共模电抗器可选件：n30 m ，ACS 1000, 12-pulse n20 m ，ACS 1000, 24-pulse. n如果变压器二次侧电缆长度超过下列极限，请与ABB PRU 联系：n200 m ，ACS 1000, 12-pulse n150 m ，ACS 1000, 24-pulse. © ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABBn传动系统的共模电压传动系统的共模电压q无论采用何种拓扑结构，也不论是哪家制造商， 对逆变器而言，共模电压是不可避免的q在 ACS 1000 变频器中共模电压直接返回至输 入变压器，但电机不会受到共模电压的任何影响。

ACS 1000 共模电抗器共模电抗器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB原理原理共模电抗器的作用类似于变压器共模电抗器与共模衰减电阻共同实现高频共模电压和电流的衰减，共模电压和共模电流会增加对输入变压器二次侧绕组和电缆的绝缘要求衰减作用衰减作用变压器二次侧电压 (相电压)ACS 1000 共模电抗器共模电抗器© ABB Switzerland Ltd03 / 2003 ABBABB。