acs1000产品介绍

ABB©ABBSwutzerlandLtd.03/2003ACS1000中压变频器产品介绍©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000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4kV900mm3000mm©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000水冷型900mm2000mm4700mm(W2和W3)4200mm(W1)水冷型电压和功率范围:2-6MVA，3.3和4kV©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB3151’800电机电压(kV)2.34.06.03.3电机功率(kW)5,00013.88.06.9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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBM•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MCBACS100012脉波拓扑结构©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000的核心特性-IGCT技术©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBIGCT: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(MTBF49.6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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBIGCT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s•di/dt:最高4kA/ms•dv/dt:最高10-20kV/ms•AC阻断电压:最高6kV•DC阻断电压:最高3.9kV•开关电流:3120A•故障率FIT100特性性能指标核心特性IGCT技术©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB0123024050HVIGBT36多电平LVIGBTIGCT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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBLV-IGBT的多电平拓扑结构:3.3kV,2MW240LVIGBTs72二极管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M©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBPMPNM3.3/4kV:36HVIGBTs3.1MVA/3.3kV4.0MVA/4.16kVHV-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MTBF6.3年©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBSGCT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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBABB3-电平IGCT电压源型变频器ACS1000:2.3/3.3/4.0kV12逆变IGCTs+2保护IGCTs标准的交流感应电动机DCLink3-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IGCTNPCDiode(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MTBF49.6年©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000的核心特性-DTC技术©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBDTC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1-3msVfFrequencyreferenceModu-latorV/FratioACSpeedcontrolTorquecontrolACVfTorquecontrolModu-latorSpeedcontrolACT矢量控制:•需速度反馈•由于存在调节器控制周期为1-3msDTC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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB核心特性DTC技术速度控制PIDREF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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB卓越的转距特性Torque:PWMDTC转距阶跃上升时间DTCFluxvectorOpenloopPWM5msec.10to20msec.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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB核心特性DTC技术PWMnoencoderDCdrivewithencoderDTCnoencoderDTCwithencoderPWMwithencoderStaticspeederrorDynamicspeederror±1to3%3%sec.±0.01%0.3%sec.±0.01%0.3%sec.±0.1to0.5%0.4%sec.±0.01%0.2%sec.0100020003000400050001001502000500Torque(Nm)Speed(rpm)Time(msec.)TorqueSpeedDTC控制精度©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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TorqueSpeedttTorqueSpeedttDTCPWM©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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）0510152025TMfOUTUMINUDCTime(sec.)UDC=DCvoltageUMIN=DCvoltageminimumlimitfOUT=outputfrequencyTM=motortorque©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000的核心特性-正弦输出滤波器©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB核心特性正弦输出滤波器MMCBLC低通滤波器，滤波频率为360HZ©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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输入变压器电网•电压尖峰脉冲可达20kV/µs!•共模电压!©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB核心特性正弦输出滤波器THD=0.82%THD=12.8%©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB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©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000的重要特性©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABB•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Screen231IdcUdcU1I1U2I2U3I3©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000冷却系统空冷回路规格ACS1000型号-A1-A2/-A3对周围环境的最大热散耗1.6%的额定容量1.6%的额定容量额定冷却空气流量1.7m3/s2.5m3/s环境温度最小1°C最大40°C(降容运行最大可达50°C)最小1°C最大40°C(降容运行最大可达50°C)空冷型噪音级别:75dB(A)(集成冷却风机)©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000冷却系统水冷型–冷却回路示意图©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000冷却系统C2V13B10LCAZ2C1补水入口V12V11MV1V3V2V4E1P1P212PAM5l/minV1412PA130l/min8PATIB13QIB12PIB11V5V81V80S1水水热交换器E2B14MV8212PA24l/min空水热交换器Z1至变频器水管直径40mm最大37°CACS1000柜体冷却单元可选件压力AI1.3电导率AI1.4温度AI1.2由DO3.3和DO3.4控制OPTION膨胀腔离子交换腔软管软管M11M12M常开阀常闭阀单向阀控制阀自变频器水管直径40mm最大37°C外循环水入口水管直径33mm最大27°C外循环水出口水管直径33mm水冷型–冷却回路原理图©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000冷却系统水冷型–外循环水要求外循环回路规格ACS1000型号说明-W1-W2/-W3最大热散耗1.6%的额定容量1.6%的额定容量额定流量80l/min150l/min热交换器上的压降1bar1bar入口工作压力范围2–10bar2–10bar理想值为3–6bar入口温度最小4°C最大27°C最小4°C最大27°C降容运行最大可达38°C出口温度最大38°C最大38°C©ABBSwitzerlandLtd03/2003ABBACS1000冷却系统水冷型–空冷回路ACS1000型号-W1-W2/-W3说明热散耗5kW7kW空气流量1600m3/h1600m3/h最大的空气压降50Pa50Pa热交换器后的空气温度32°C32°C热交换器前的空气温度42