罗克韦尔自动化中压变频器产品介绍

1、(Confidential For Internal Use Only)Copyright 2011 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.1罗克韦尔自动化中压变频器产品罗克韦尔自动化中压变频器产品介绍介绍(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.2Agenda 1. RA MV BU Capability2. RA MV Drive Character3. MV Drive Energy

2、 Saving4 . Intelligent Motor Control Our Medium Voltage Experience3 Medium Voltage Starters and Drives Headquartered in Cambridge, Ontario, CanadaGlobal mandate for MV products and applications (2.3 kV 15 kV)MV starters & MV soft starters are all developed, engineered, manufactured, and tested i

3、n Cambridge.MV Drives are produced primarily in Cambridge (1985)Harbin, China focused on the Asia-Pacific market (2005)Poland for the EMEA market ( 2008)400,000 ft2 (37,000 m2) production facilities in both Canada and ChinaWorld class testing facilityApproximately 900 employeesMV Business Shipment e

4、stimate for 09 $250 MISO 9001 and 14001 registered4Canadian FacilityChinese FacilityPoland FacilityWorld Class Products One Source LV MCCMV MCCIsolation XFMRLV & MV MotorsMV SMCLV & MV DrivesPCHLV SMCPowerFlex 7000 Product Portfolio General purpose stand-alone MV VFD Controls speed, torque,

5、direction, starting and stopping of induction or synchronous motors Global standards compliance IEC / NEMA / UL / CSA 2300 6900V Air-cooled versions:“A” Frame (up to 160A)“B” Frame (heat sink to 430A / heat pipe to 720A) Liquid-cooled version:“C” Frame (up to 657A) Focus on high reliability, ease of

6、 use, and lowest total lifecycle costs Target audience: Industrial / Commercial Users Consultants / EPCs System Integrators Original Equipment Manufacturers6“A” Frame“B” Frame“C” Frame“A” Frame(low-power air-cooled)“B” Frame (mid-power air-cooled / heat sink)“C” Frame (liquid-cooled)“B” Frame (high-

7、power air-cooled / heat pipe)7HiHP MV DriveThe Parallel Drive configuration allows the PowerFlex 7000 to be applied on applications ranging up to 34,000 hp 25,400 kW while utilizing existing, proven PowerFlex 7000 technology: The PowerCage - 5 minute mean time to repair Virtually unlimited motor cab

8、le length without filtering or de-rating Option to reduce control room air conditioning cost using liquid-cooled designs and outdoor isolation transformers8Medium Voltage Product Overview The main elements of a reduced voltage solid-state unit are: Power bus compartment Line isolation switch & M

9、V power fuses Control power transformer Main and bypass vacuum contactors (including IntelliVAC module for control) SMC Flex control module (including DPI communication) & interface board SCR power stack assemblies Voltage feedback board Fiber optic gate drive signals Current CTs (for three phas

10、es) Pilot devices for control Motor protection device (optional)MMain ContactorIsolationSwitch & Power FuseBypassContactorCurrent TransformersSCR PowerStack AssemblySMC FlexBulletin 1562EVoltage(50/60 Hz)Maximum Output Ratings HP (kW)200 Amp Unit400 Amp Unit600 Amp Unit2,400800 (600)1,500 (1100)

11、2,750 (2050)3,3001,000 (750)2,250 (1700)4,000 (3000)4,1601,250 (950)2,750 (2050)4,500 (3350)6,6002,250 (1675)4,500 (3350)7,500 (5600)6,9002,500 (1900)5,000 (3350)7,500 (5600)MV SMC-Flex Softstarter Power RatingsOneGear 15kV SMC Overview - Ratings10,0002,200 3,0004,750 6,5008,00011,00011,0002,5003,25

12、05,300 7,0009,000 12,00013,8003,150 4,0006,700 9,00011,000 15,000kWHPkWkWHPHPOneGear 10-15kV SMC Flex Family11Certification IEC 62947-1 IEC 622271-1 IEC 622271-200 Annex ACSA Special Inspection for North American MarketsRatings Current 160, 340, 580 Amps Short Circuit and Bus Bracing 31.5 kA Arc Res

13、istant Protection 31.5 kA, 0.5 sec.OEM Controller 7761Complete Controller 7762/63Retrofit Controller 7760OneGear 13.8 kV SMC Flex Soft Starter12Line Cable SectionStart ControllerBypassControllerPower Converter Incoming CablesMotor CablesAdditional MCCs / SMCsPower Bus Located in Upper Rear SectionAd

14、ditional MCCs / SMCs(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.13Agenda 1. RA MV BU Capability2. RA MV Drive Character3. MV Drive Energy Saving4 . Intelligent Motor Control产品特点之一产品特点之一高品质的保证高品质的保证 变频器的核心变频器的核心电力电子元器件的发展过程电力电子元器件的发展过程6500V, 800A

15、SGCT & Gate Drive SGCT：综合性能指标最好的中压变频功率开关器件综合性能指标最好的中压变频功率开关器件变频器的比较，实际就是功率元件的比较！变频器的比较，实际就是功率元件的比较！技术特点之二技术特点之二真正意义上的高真正意义上的高-高方案高方案可靠性高可靠性高PowerFlex 7000 6KV功率结构：功率结构：18脉冲技术方案脉冲技术方案电机6KV PWM逆变器逆变器 (18只只SGCT)6KV 18脉冲整流器脉冲整流器 (18只只SCR)6KV输出输出6KV /3*2.1kV 6KV输入输入可靠性设计可靠性设计: 功率变换结构最简单功率变换结构最简单, 故障点

16、最少，无熔丝设计，故障点最少，无熔丝设计，采用综合性能指标最好的采用综合性能指标最好的SGCT, 电压和电流设计裕量高达电压和电流设计裕量高达3倍！倍！PowerFlex7000 双双PWM双双PWM变频器变频器-整个调速范围内，功率因数为整个调速范围内，功率因数为1-输入满足输入满足GB/T14549要求要求无需进出线变压器无需进出线变压器 性能更优越性能更优越多电平变频器多电平变频器 6KV 9电平技术Scope of ACS 5000COUAuxiliariesControlUPS PowerSupplyAuxiliary Power SupplyMotorIM1U 1V 1WOptio

17、ns forcontrol Interface:- Tacometer- Winding Temp /FLT/Alarm- Bearing Supervision /FLT/Alarm- Cond. Water Det.- Space Heater FB- Cooling Fans FBTMain Power Supply Control Interface Options:- Oil level Alarm- Overtemp /FLT/Alarm- Gas relay /FLT/Alarm- Transformer supervision FLT/AlarmMCB (Standard)(P

18、re)TripOpen/Close采用采用“VSI低压功率单元串联叠加方案低压功率单元串联叠加方案” ？6KV小功率结构：小功率结构：36脉冲整流脉冲整流3H-Bridge1-13H-Bridge2-23H-Bridge1-23H-Bridge1-33H-Bridge2-13H-Bridge2-33H-Bridge3-13H-Bridge3-23H-Bridge3-3M3H-Bridge1-13H-Bridge2-23H-Bridge1-23H-Bridge1-33H-Bridge2-13H-Bridge2-33H-Bridge3-13H-Bridge3-23H-Bridge3-36KV /

19、18*630V 54根动力电缆根动力电缆MotorVoltageMotorCurrent中 央 控 制 系 统中 央 控 制 系 统630V功 率 单 元 结 构功 率 单 元 结 构单 元 控 制 板单 元 控 制 板光 纤 连 接光 纤 连 接中 央 控 制 系 统中 央 控 制 系 统630V功 率 单 元 结 构功 率 单 元 结 构单 元 控 制 板单 元 控 制 板光 纤 连 接光 纤 连 接中 央 控 制 系 统中 央 控 制 系 统630V功 率 单 元 结 构功 率 单 元 结 构单 元 控 制 板单 元 控 制 板光 纤 连 接光 纤 连 接中 央 控 制 系 统中 央 控

20、 制 系 统630V功 率 单 元 结 构功 率 单 元 结 构单 元 控 制 板单 元 控 制 板光 纤 连 接光 纤 连 接630V/690V630V/690V功率单元功率单元 36/3036/30脉冲整流脉冲整流 5454根根/45/45根动力电缆根动力电缆降档480V480V功率单元功率单元 4242脉冲整流脉冲整流 6363根动力电缆根动力电缆升档1250V功率单元 18脉冲整流 27根动力电缆 无熔丝设计，无电解电容元器件减少，可靠性提高！元器件减少，可靠性提高！熔丝熔丝电解电容电解电容采用采用“VSI低压功率单元串联叠加方案低压功率单元串联叠加方案” ？ 6KV大功率结构大功率结

21、构M 360 Power Semiconductors 108 Diodes108 Fuses (54 Power, 54 Control)270 Electrolyte Capacitors中压变频拓补结构比较中压变频拓补结构比较PowerFlex 7000 PWM SGCT 逆变开关器件数量低功率系统结构简单VSI-PWM 三电平三电平 MV IGCT 或 MV IGBT逆变开关器件数量居中需要串并联二极管，功率系统结构复杂VSI-PWM 多电平多电平 ( (单元串联单元串联) ) LV IGBT逆变开关器件数量极多非常复杂的功率系统结构及变压器机构 简单简单复杂复杂非常复杂非常复杂技术特

22、点之三技术特点之三不污染电网！不污染电网！输入波形好输入波形好 不污染不污染电网电网输入侧谐波直接满足输入侧谐波直接满足IEEE 519-1992IEEE 519-1992及及GB/T 14549GB/T 14549标准要求标准要求且不增加系统的复杂性且不增加系统的复杂性200ms210ms220ms230ms240ms250msTimev(bg1)+v(bg2)+v(bg3)10KV0V-10KVv(ia)400V0V-400V18.cctDate/Time run: 31/03/98 15:28:09Temperature: 27.0Line CurrentTHD 4%Line Volta

23、geTHD 3%18脉冲整流器输入波形整流器脉冲数整流器脉冲数电流谐波次数电流谐波次数5711131719232560.1750.110.0450.0290.0150.0090.0090.008120.0260.0160.0450.0290.0020.0010.0090.008180.0260.0160.0070.0040.0150.0090.0010.001240.0260.0160.0070.0040.0020.0010.0090.008360.0260.0160.0070.0040.0020.0010.0090.008技术特点之四技术特点之四善待电机！善待电机！输出波形好输出波形好 善待

24、电机善待电机 整个调速和负载范围近似正弦的电压电流波形无无dv/dt, di/dt近似正弦波形，不会产生电机发热和绝缘损伤 消除共模电压对电机绝缘的影响 与普通电机配合感应电机或同步电机不降容 不需变频电机新或改造项目之应用 无限制的电机电缆长度电缆可长达15公里无电容耦合或 dv/dt 问题 安静平稳的电机运行高质量的电流/电压波形低力矩脉动与 IGBT变频相比可降低开关频率CSI PowerFlex 7000电机 电流电机 电压技术特点之五技术特点之五快速响应负荷变化！快速响应负荷变化！特别适合下坡皮带，紧急制动等场合特别适合下坡皮带，紧急制动等场合技术特点之六技术特点之六满足不同客户需要

25、！满足不同客户需要！灵活的隔离变压器配置灵活的隔离变压器配置MVFD10kV/6kV 国产断路器或接触器开关6kV PowerFlex 7000中压变频器国产18 脉冲隔离变压器6kV电机无需变压器的无需变压器的双双PWM变频器变频器产品特点之七产品特点之七使用方便！使用方便！友好的用户界面友好的用户界面 直观直观, ,信息量大信息量大, ,操作方便操作方便 PV550操作员终端,屏幕显示 16 行, 每行40 字符的LCD显示 向导程序 提示用户设置，操作和故障诊断 对话式系统启动程序 棒形 LCD 显示 速度 负荷 电压 电流 自整定 多种调试模式 趋势跟踪中中/英文界面英文界面任意切换！

26、任意切换！专利功率结构专利功率结构 维护方便维护方便 模块化整流模块化整流/ /逆变单元逆变单元 降低了制造时间降低了制造时间/ /成本成本 容纳整体整流容纳整体整流/ /逆变桥臂逆变桥臂 统一的整流统一的整流/ /逆变设计逆变设计 紧凑的结构紧凑的结构 高效率散热器高效率散热器 增强热传递效果增强热传递效果 降低热损伤降低热损伤 快速的故障功率器件更换快速的故障功率器件更换 无需专用设备无需专用设备 拧松紧固螺母即刻抽出拧松紧固螺母即刻抽出SGCTSGCT和门驱动器和门驱动器 更换时间小于更换时间小于5 5分钟分钟 更换模块而不是整个机架，更换模块而不是整个机架， 降低备件成本降低备件成本E

27、poxy HousingHigh Efficiency Heatsink ExtrusionSGCT with Integrated Gate Drive Circuit BoardThermally Compensated Clamp Assembly除了可靠的产品除了可靠的产品完善的服务完善的服务MV 测试中心测试中心, Cambridge, 加拿大加拿大 北美最大的变频测试中心(829平方米) 9个测试站 60台MV柜, 72台MV开关, 91台MV接触器, 3台逆变变频器及2台测试变频器 9台MV电机,总容量16,650 hp 6台变压器, 总容量15,260 kVA定位行业及应用定位

28、行业及应用石化石化管线泵电潜泵注水泵空压机盐卤水泵混合机/挤压机引风机锅炉给水泵水泥水泥炉窑引风机送风机冷却风机加热塔风机原料磨引风机窑气风机冷却器排风机分离器风机包装车间风机造纸造纸锅炉给水泵引风机打浆机主轴传动水及污水处理水及污水处理给排水泵污水泵生物处理塔泵水处理泵净水泵其他其他实验台风洞混合器橡胶混合机矿山及冶金矿山及冶金浆泵排风扇除磷泵传送带包装车间风机循环供水泵电厂电厂送风机引风机锅炉给水泵循环泵灰浆泵压缩机(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rights

29、 reserved.38Agenda 1. RA MV BU Capability2. RA MV Drive Character3. MV Drive Energy Saving4 . Intelligent Motor Control39我国能源面临的问题我国能源面临的问题我国能源面临的问题人均能源资源相对不足,资源质量较差,探明程度低。 人均煤炭探明可采储量仅为世界人均平均值的1/2,石油仅为1/10能源生产消费以煤为主。 原煤在能源消费结构中所占比重为75.6%,给环境保护带来极大压力能源工业技术水平低下,劳动生产率较低。 我国煤炭工业职工总数占世界52%,但煤炭产量占世界总产量21.

30、5%,人均年产煤量仅为世界其他产煤国总计的人均年产煤量的1/5能源资源分布不均,交通运力不足,制约能源工业发展。 能源资源西富东贫,给能源运输带来压力,运力不足造成煤炭积压,制约煤炭工业发展,也造成电力供应不足能源供需形式依然紧张。 能源缺口大,拉闸限电,成品由价格上涨,煤炭供应不足能耗水平高,能源利用率低下。 能源系统的总效率不及发达国家的一半,工业产品单耗比工业发达国家高出30%90%能源环境问题日趋严重,制约经济社会发展。 以城市为中心的环境污染日趋严重,并开始向农村蔓延,生态破坏的范围继续扩大Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All ri

31、ghts reserved.40% Flow70%100%HeadControl by Valve / DamperEnergy usedEnergy usedBCAEnergy usedHow Energy is Saved on Pumps and FansPump/Fan running at 80% speed with VFD, only consumes 50% of energy!Pump/Fan running at 70% speed with VFD, only consumes 34% of energy!Pump curveSystem curveControl by

32、a DriveCopyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.41离心风机/泵电机转速与流量、压力、耗能的关系Q1Q2=N1N2流量 电机转速H1H2=N1N2压力2P1P2=N1N23耗能Centrifugal Pump/Fan Chart0%50%100%0%50%100%RPMFlowHeadInput PowerCopyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.4220406080100120140160020406080100120% Fl

33、ow% PressureFan/PumpProcessFeedbackTo ProcessValve截流控制20406080100120140160020406080100120% Flow%PressureFan/PumpTo ProcessProcessFeedback变频控制截流控制截流控制 vs. 变频控制变频控制20406080100120140160020406080100120% Flow% InputPower(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2010 Rockwell Automation, Inc. All rig

34、hts reserved.43Agenda 1. RA MV BU Capability2. RA MV Drive Character3. MV Drive Energy Saving4 . Intelligent Motor Control(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2011 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.44Power Control VisualizationControlLogix & SWIntelligent Motor Control CIPI

35、nformationSimultaneous real-time control, configuration and data acquisition . Integrated Architecture is our differentiatorEtherNet/IPCopyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.45The benefits of Intelligent Motor Control What you can achieve with INTEGRATEDARCHITECTURE and INTELLIGENT MOTOR C