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ACS1000中压变频器 产品介绍 ACS1000概述 ACS1000中压变频器是中压市场应用于315 5000kW异步电动机精确速度控制和转矩控制的三电平电压源型变频器 ACS1000的核心特性 IGCT技术直接转矩控制技术 DTC 正弦波输出 ACS1000核心特性 ACS1000空冷型 2000mm 不包括排风口 空冷型电压和功率范围 0 4 2MVA 2 3 3 3和4kV 900mm 3000mm ACS1000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 ACS1000水冷型 900mm 2000mm 4700mm W2和W3 4200mm W1 水冷型电压和功率范围 2 6MVA 3 3和4kV ACS1000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 315 1 800 电机电压 kV 2 3 4 0 6 0 3 3 电机功率 kW 5 000 13 8 8 0 6 9 空冷型 水冷型 配置升压变压器 对电机绕组进行改接 星型 三角型 输出电压和功率范围 6 000kVA ACS1000解决方案 M 主回路断路器 12脉波输入变压器和二极管整流桥组DC回路 DC电容和共模电抗器 可选件 无熔断器设计 采用IGCT作为保护元件采用IGCT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 MCB ACS100012脉波拓扑结构 ACS1000的核心特性 IGCT技术 IGCT 集成门极换流型晶闸管专为中压传动市场的需求设计的 高开关特性 高可靠性导通特性类似于晶闸管开关特性类似于晶体管低的通态损耗和开关损耗 高可靠性 MTBF 49 6年 高效率 98 和最少的元器件数量 12Inv IGCTs 2Pro IGCTs 核心特性IGCT技术 IGCT结合了IGBT的快速开关特性和GTO被证明了的可靠性 快速的开关特性低开关损耗和低通态损耗 高效率一致性开关特性无吸收回路集成门极驱动和续流二极管 ACS1000 最低元器件数量和最高的可靠性 瞬时开关频率 最高20kHz开关时间 关断 1 sdi dt 最高4kA msdv dt 最高10 20kV msAC阻断电压 最高6kVDC阻断电压 最高3 9kV开关电流 3120A故障率FIT 100 特性 性能指标 核心特性IGCT技术 0 12 30 240 50 HVIGBT 36 IGCT 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 最高的可靠性 SGCT 核心特性IGCT技术 LV IGBT的多电平拓扑结构 3 3kV 2MW 240LVIGBTs72二极管36熔断器 核心特性IGCT技术 可靠性指标平均无故障时间MTBF 0 95年 3 3 4kV 36HVIGBTs3 1MVA 3 3kV4 0MVA 4 16kV HV IGBT的3 电平拓扑结构 3 3kV 4kV 核心特性IGCT技术 可靠性指标平均无故障时间MTBF 6 3年 SGCT电流型逆变器 3 3kV 4 16kV 逆变器12SGCT 12SGCT 有源前端 总共24半导体元器件 有源前端 无需变压器需要输入电抗器和滤波器标准电机无法使用系统复杂 核心特性IGCT技术 可靠性指标平均无故障时间MTBF 16年 ABB3 电平IGCT电压源型变频器ACS1000 2 3 3 3 4 0kV 12逆变IGCTs 2保护IGCTs 标准的交流感应电动机 DC Link 3 电平电压源型逆变器 VSI 正弦波滤波器 IGCT 集成门极驱动和续流二极管的IGCT NPCDiode 中性点钳位二极管 核心特性IGCT技术 可靠性指标平均无故障时间MTBF 49 6年 ACS1000的核心特性 DTC技术 DTC具有25 s的控制周期 传统的PWM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1 3ms V f Frequencyreference Modu lator V Fratio AC Speedcontrol Torquecontrol AC V f Torquecontrol Modu lator Speedcontrol AC T 矢量控制 需速度反馈由于存在调节器控制周期为1 3ms DTC原理 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 核心特性DTC技术 核心特性DTC技术 速度控制PID REF 转距给定 转距给定调节器 速度给定 触发逻辑开关位置电压电流 电机模型 转距和磁通比较器 3 转距 计算速度 磁通 卓越的转距特性 转距阶跃上升时间 DTCFluxvectorOpenloopPWM 100msec 无需编码器即可实现精确转距控制零速满转距控制直接控制转距 因而不存在误跳闸 核心特性DTC技术 核心特性DTC技术 PWMnoencoder DCdrivewithencoder DTCnoencoder DTCwithencoder PWMwithencoder StaticspeederrorDynamicspeederror 1to3 3 sec 0 01 0 3 sec 0 01 0 3 sec 0 1to0 5 0 4 sec 0 01 0 2 sec 0 1000 2000 3000 4000 5000 100 150 200 0 500 Torque Nm Speed rpm Time msec Torque Speed DTC控制精度 核心特性DTC技术 最佳启动特性 高启动转距零速满转距应用于传送设备和挤压机自动启动特性即时启动水泵和风机 带脉冲编码器 没有重启动延迟 核心特性DTC技术 掉电跨越 快速响应一次侧电源中断确失电期间系统仍然受控5秒钟掉电跨越能力 起决于负载惯性 带UPS具有更长的掉电跨越能力 起决于负载惯性 0 5 10 15 20 25 TM fOUT UMIN UDC Time sec UDC DCvoltage UMIN DCvoltageminimumlimit fOUT outputfrequency TM motortorque ACS1000的核心特性 正弦输出滤波器 核心特性正弦输出滤波器 M MCB LC低通滤波器 滤波频率为360HZ 核心特性正弦输出滤波器 整流桥 直流回路 变频器 电缆无法承受电机无法承受 电网 电压尖峰脉冲可达20kV s 共模电压 整流桥 直流回路 变频器 输入变压器 电网 DV DT Filter 核心特性正弦输出滤波器 共模电压 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 整流桥 直流回路 变频器 输入变压器 电网 SineWaveFilter 核心特性正弦输出滤波器 核心特性正弦输出滤波器 THD 0 82 THD 12 8 优点 1 电机效率与工频运行相同2 电机无需降容3 对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗4 无电压反射5 电机电缆长度无限制6 可采用标准电缆7 不存在EMC问题8 不会增加电机噪音 核心特性正弦输出滤波器 ACS1000的重要特性 标准配置 12脉波输入变压器和二极管整流桥可选配置 24脉波输入变压器和二极管整流桥输入变压器类型 油浸或干式 遵循IEEE519 1992标准总体功率因素 0 95 整个速度范围内为常数 提供短路阻抗提供12脉波相位移 输入变压器可安装在户外 有利于制冷 或户内 ACS1000整流变压器 ACS1000冷却系统 空冷型 噪音级别 75dB A 集成冷却风机 ACS1000冷却系统 水冷型 冷却回路示意图 ACS1000冷却系统 水冷型 冷却回路原理图 ACS1000冷却系统 水冷型 外循环水要求 ACS1000冷却系统 水冷型 空冷回路 噪音级别 70dB A 集成冷却风机 ACS1000例行试验 1 高压绝缘测试0 5h 4 带载测试3 0h 3 功率元器件测试2 5h 2 控制回路测试1 0h 严格的7小时例行试验包括3小时带载测试增加了系统的可靠性减少现场调试时间 调试时间小于2天 测试程序 ACS1000DriveWindow 显示系统配置监视实际信号浏览和编辑参数故障记录器事件记录器数据记录器用于快速和准确的测量传动控制备份和恢复 ACS1000DriveSupport 故障检测故障排除备件查询 ACS1000电机保护 电机过载和欠载保护在一个可编程的范围内监视电机电流 ACS1000电机保护 相电流不平衡保护监视所有三相电流 ACS1000倒转锁死功能 在可定义的时间区间内防止电机重新启动 ACS1000标量控制 标量控制应用场合 升压变压器 和同步旁路 一台变频器拖动多台电机长电缆控制 5 20km长电机电缆DTC控制模式允许最长电缆为5km标量控制模式下允许电缆上的电压降最高至20 ACS1000设计寿命 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 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 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 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4级 瑞士研发中心 第1级当地现场服务工程师 第2级当地产品专家 第3级瑞士ACS1000产品专家 芬兰物流中心提供紧急备件服务 梯级服务 ACS1000服务体系 ACS1000可选件 ACS1000现场总线系统 HMI HMI 系统总线 PROFIBUS PA 以太网 TCP IP协议 操作级 控制级 设备级 PROFIBUS DP ACS1000现场总线接口 支持的现场总线协议 ProfibusModbusModbusPlusDeviceNetLonWorksCANopenInterBus SCS31EthernetAF100 AC70 AC80 AC800 PLC功能 FCI CI810 TB811 无PLC功能 ACS1000现场总线接口 现场总线适配器参数 以太网模块NETA 01基于浏览器 通过标准的WEB浏览器易于访问嵌入服务器 在传动端无需PC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最多可链接9台传动支持不同的互联网协议 ACS1000现场总线接口 ACS100024脉波整流输入 两个并联连接的12脉波整流桥 空冷型变频器集成变压器业绩 11套 采矿业 智利变压器由VaasaABBTransformerFactory生产分离变压器变频器尺寸保持不变 宽为3000mm ACS100024脉波整流输入 水冷型变频器集成变压器由于尺寸太大 目前不提供集成变压器 但是可采用干式变压器 邻近变频器安装 分离变压器在传动左侧安放一个附件的844mm宽的柜体 以容纳第二组12脉冲整流桥和功率接线端子 尺寸 2000mm宽 800mm高噪音 85dB A 注意 降容7 5 ACS1000冷却系统 空冷型冗余冷却风机 水冷型冗余冷却风机冗余风机安装在水冷单元的顶部高度为30cm 但是需要预留1m高的空间用于更换风机 无需降容只能与冗余冷却泵联合使用 Fan2 Fan1 ACS1000冷却系统 M ACS1000共模电抗器 共模电抗器 CMC 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 30m ACS1000 12 pulse20m ACS1000 24 pulse 如果变压器二次侧电缆长度超过下列极限 请与ABBPRU联系 200m ACS1000 12 pulse150m ACS1000 24 pulse 传动系统的共模电压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在ACS1000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 ACS1000共模电抗器 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 变压器二次侧电压 相电压 ACS1000共模电抗器 风险 当输入变压器二次侧电缆长度大于30m 而且未使用共模电抗器 潜在的风险 ACS1000控制系统的EMC问题 如ADCVI板和INT板之间的通信丢失 对变压器绝缘造成中期 甚至短期 损坏对变压器二次侧电缆绝缘造成损害 柜体存在高辐射的EMC问题 接地故障跳闸的风险 ACS1000共模电抗器 ACS1000浮地电网 该选件专为接地故障 单一故障 设计的该选件为工程性可选件 具体项目具体选型 ACS1000应用于6 7 2kV的电机 对电机绕组进行改接 星型 三角型 最低元器件数量 最高的可靠性和最优的性价比的解决方案无需升压变压器星型连接和三角型连接方式下 电机特性包括绕组电