ACS6000交流传动系统在攀钢冷轧厂主传动中的应用.ppt

ACS6000交流传动系统在攀钢冷轧厂轧机主传动中的应用 6 3 ACS6000交流传动系统在实际生产运用中的故障分析 4 ACS6000中压变频器介绍 2 ACS6000中压变频器关键技术介绍 3 1引言 本文以攀钢冷轧厂六辊四机架冷连轧机为例来介绍ABBACS6000中压变频器在冷轧厂轧机主传动中的应用 攀钢冷轧厂自1996年投产以来 轧机设计年产量为50万吨 随着市场对冷轧产品需求量的增加和操作水平 管理水平的提高 科学技术的发展以及对冷轧产品质量要求更高的前提下 于2003年进行了酸洗 CPL 和轧机 TCM 联机改造 改造后设计年产量为120万吨 但是由于老传动系统的响应 控制性能等方面仍然不能满足先进的生产工艺技术的要求 以及原直流电动机出力限制 直接影响冷轧产品的质量和品种的扩大的要求 难以适应市场的需要 于2008年对轧机的主传动和主电机进行了改造 选用ABBACS6000中压传动系统 替代了原ABBTYRAKXL直流传动系统 并根据生产工艺的要求对轧机主电机也进行改造 选用东电生产的交流同步电机 下文主要介绍ABBACS6000中压变频器在实际应用中的几个核心单元原理及其功能介绍 2ACS6000中压变频器介绍 攀钢冷轧厂六辊四机架冷连轧机主传动ACS6000交流多传动直接转矩控制 DTC 系统由三个有源整流单元 ARU 两个电容单元 CBU 四个逆变单元 INU 四个励磁单元 EXU 五个控制单元 COU 两个水冷单元 WCU 电压限幅单元 VLU 终端单元 TEU 和四台交流同步电机等组成 四台交流同步电机由东方电机公司设计制造 其冷却方式为风冷和外部冷却水相结合的方式 转子励磁采用有刷直接励磁方式 允许115 过载连续运行 整体组成结构如图1所示 ACS6000控制系统结构简介 ACS6000中压变频器介绍 WCU ARU INU EXU CBU ACS6000 ACS6000中压变频器介绍 攀钢冷轧厂轧机主传动ACS6000交流传动系统有源整流单元采用27MVA的最高功率等级 采用三套有源整流模块并联 构成18 脉波整流 有源整流单元控制着电网流向直流回路的能量流 无论电网电压如何波动 直流回路电压保持恒定 有源整流单元采用IGCT自换流技术实现4 象限运行 自换流 6 脉波 3 电平的电压源逆变器 整流单元的电压波形不是正弦波 电压包含谐波成分 为使谐波成分降至最低 采用优化的脉冲模式 优化的脉冲模式存储在查询表内 控制器根据系统的状态选择正确的模式 选择适当ARU脉冲模式 可使变压器电流与线电压具有相同的相位 就是说系统运行在整功率因数 cos 1 条件下 有源整流单元结构示意如下图 有源整流单元 ARU GO ACS6000中压变频器介绍 攀钢冷轧厂是六辊四机架冷连轧机 由四台交流同步电机驱动 所以主传动ACS6000系统有四个逆变单元 逆变单元将直流电压转变为交流电压分别驱动四台交流同步电机 逆变单元允许四象限运行 INU是自换流 6 脉波和3 电平电压型逆变器 逆变单元和有源整流单元的布局和元器件完全相同 都具有一个交流端和一个直流端 因此系统是对称的 在电动运行模式时 整流单元的运行如同一个制动模式的逆变单元 在制动运行模式时 整流单元的运行如同一个电动模式的逆变单元 逆变单元结构示意如下图 逆变单元 INU GO ACS6000中压变频器介绍 攀钢冷轧厂轧机主传动ACS6000传动系统设计两个电容单元 CBU1和CBU2 电容单元用来平滑中间直流回路电压 并将整流器和逆变器解耦 电容单元包括直流电容器 充电回路和接地开关 在变频器和主电网接通之前 充电回路对电容器进行充电 避免主回路断路器闭合时产生过大的浪涌电流 接地开关提供变压器接地功能 只有在直流回路电容器放电完成后 接地开关才能闭合 其电路图如下图所示 电容单元 CBU GO ACS6000中压变频器介绍 励磁回路主要包括一台10KV励磁变压器和4台380V隔离变压器及4套EXU可控硅整流单元构成 EXU电路图 直接励磁 如下图 励磁单元 EXU GO ACS6000中压变频器介绍 ACS6000交流传动系统中的功率元件采用水冷方式进行冷却散热 水冷单元是向主回路功率元器件提供内循环冷却水 将功率元器件产生的热量与外循环冷却水进行热交换 并对内循环冷却水进行不断的净化 另外 柜体内自然空气对流也参与系统的冷却 水冷回路主要由去离子水回路 工业水回路和水质处理回路组成 每个水冷系统有两台泵 一备一用 每十二小时自动切换一次 一个热交换器 配有水流量 压力 液位 温度和电导率等检测 水冷单元 WCU GO 3ACS6000中压变频器关键技术介绍 ACS6000中压变频器直接转矩控制 DTC 是ACS6000中压变频器的关键技术 它是交流传动方面独特的电机控制方式 逆变器的导通与关断由电机的核心变量 磁通和转矩直接控制 每25 s将测量的电机电流值和直流回路电压值输入到一个自适应的电机模型 并精确的计算出电机转矩和磁通 磁通和转矩比较器把实际值与磁通和转矩控制器计算的给定值进行比较 根据磁滞控制器的输出 每50 s由最优的开关逻辑直接确定逆变器最优的开关位置 DTC提供了精确转矩控制 使得中压变频器提供最大化的启动转矩 既便于控制 又有利于平滑运行 充分地发挥了同步电机功率因数高 输出转矩大而转动惯量小的特点 直接转矩控制 DTC 控制理论能够实现 转矩响应时间比传统的磁通矢量或脉宽调制控制方式快10倍 最小的转矩纹波 精确的静态速度和转矩控制 直接转矩控制 DTC 3ACS6000中压变频器关键技术介绍 直接转矩控制 DTC 3ACS6000中压变频器关键技术介绍 ABBACS6000中压变频器IGCT集成门极换流晶闸管 IntergratedGateCommutatedThyristors 是一种中压变频器开发的用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体开关器件 集成门极换流晶闸管 门极换流晶闸管 门极单元 它是将门极驱动电路与门极换流晶闸管GCT集成于一个整体形成的器件 它不仅与GTO有相同的高阻断能力和低通态压降 而且有与IGBT相同的开关性能 兼有GTO和IGBT之所长 是一种较理想的兆瓦级 中压开关器件 集成化门极换流晶闸管 IGCT ACS6000交流传动系统在实际生产运用中的故障分析 攀钢冷轧厂ACS6000交流传动系统在两年的实际生产运行中总体比较稳定 主要出现了以下几个故障现象 当检修完后启动交流传动系统电机运行时 电流和转矩非常不稳定 ACS6000系统报过流 处理办法 这时应检查编码器接线是否松动或编码器是否烧损 为编码器重新定位后 故障消除 当ACS6000交流传动系统因电网波动或其他原因跳闸后 再送主传动电时始终送不上 而且报警错误不明 处理办法 将传动柜的高压电停掉 检查柜子里所有相模块上的IGCT的通讯指示灯是否常亮 如果闪亮或不亮更换IGCT 再检查一下所更换IGCT的相模块上的二极管是否烧损 在检修设备完成以后 主传动送不上电或送电以后马上又跳掉 处理办法 检查主传动高压断路器本体结构是否损坏和接线是否松动 由于ACS6000交流传动的断路器是特制的 较其他断路器而言 工作频率比较高 接线及本体结构容易损坏 5结束语