ABB变频器(培训资料)3课件.ppt
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- ABB 变频器 培训资料 课件
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1、ACS800MultidriveIACS800MultidriveIGBTSupplyUnitGBTSupplyUnitACS800ACS800多传动多传动ISUISUZhangGang2005/06/21ZhangGang2005/06/21ACS800MD ISU - 2IGBT Supply Unit (ISU) IGBTIGBT Supply Unit (ISU) IGBT整流单元整流单元ACS800MD ISU - 3ACICUConverter RMIOISU1 L 1242 rpm ISPEED 1242 rpmCURRENT 76 ATORQUE 86 %Filter unit
2、FIUDCIGBT Supply Unit (ISU) IGBTIGBT Supply Unit (ISU) IGBT整流单元整流单元ACS800MD ISU - 4ISU Block Diagram ISUISU Block Diagram ISU框图框图Charging circuit充电回路LCL filterLCL滤波器Line Converter电源侧变流器ACS800MD ISU - 5 IGBT Power Switches IGBT功率开关器件 ACS 800 MultiDrive Hardware ACS800多传动硬件 Input Filter 输入侧滤波器 DTC Bas
3、ed Control 基于DTC技术的控制 Power Rating 70 - 5450 kVA 功率范围 705450kVACore Technology Core Technology 核心技术核心技术ACS800MD ISU - 6Main Switch Main Switch 主回路开关主回路开关The cabinet (1/3) contains The cabinet (1/3) contains 辅助控制柜和输入柜辅助控制柜和输入柜Circuit breaker or contactorCircuit breaker or contactor断路器断路器 或或 接触器接触器Dis
4、connector (if not withdrawable circuit Disconnector (if not withdrawable circuit breaker)breaker)隔离开关(如果不使用可抽出的断路器)隔离开关(如果不使用可抽出的断路器)Auxiliary power distributionAuxiliary power distribution辅助电源配电辅助电源配电Options like emergency stop circuitsOptions like emergency stop circuits急停电路等可选件急停电路等可选件ACS800MD IS
5、U - 7LCL Filter LCLLCL Filter LCL滤波器滤波器The cabinet (2/3) contains LCLThe cabinet (2/3) contains LCL滤波器滤波器: :Filter (LCL) for buffering switching frequency Filter (LCL) for buffering switching frequency from net. from net. LCLLCL滤波器用于隔离高频开关频率进入电网滤波器用于隔离高频开关频率进入电网Ventilator for filterVentilator for fi
6、lterLCLLCL滤波器风道滤波器风道ACS800MD ISU - 8IGBT Supply Module IGBTIGBT Supply Module IGBT整流模块整流模块The cabinet (3/3) contains IGBTThe cabinet (3/3) contains IGBT整流整流: :Regenerative IGBT converter for supplying DC Regenerative IGBT converter for supplying DC power. The converter is hardware power. The convert
7、er is hardware compatible with motor inverterscompatible with motor inverters可回馈可回馈IGBTIGBT整流器提供直流能量。整流器提供直流能量。IGBTIGBT整流整流器与电机侧逆变器硬件兼容。器与电机侧逆变器硬件兼容。Ultra fast (25 microsecond) control for DC Ultra fast (25 microsecond) control for DC voltage and gives supreme voltage dip voltage and gives supreme v
8、oltage dip immunityimmunity快速(快速(2525微秒)的直流电压控制提供完美无波微秒)的直流电压控制提供完美无波动的直流电压。动的直流电压。Inverter ventilatorsInverter ventilatorsIGBTIGBT整流模块风道。整流模块风道。ACS800MD ISU - 9IGBT Supply Module IGBTIGBT Supply Module IGBT整流模块整流模块ACS800MD ISU - 10Power ratings Power ratings 功率等级功率等级Regenerative operation by selfco
9、mmutating IGBT bridgeRegenerative operation by selfcommutating IGBT bridge通过自换向通过自换向IGBTIGBT桥实现能量回馈桥实现能量回馈440, 460, 500 V440, 460, 500 V525, 575, 660, 690 V525, 575, 660, 690 V100 - 2490 kVA100 - 2490 kVA100 - 2960 kVA100 - 2960 kVA70 - 5450 kVA70 - 5450 kVA380, 400, 415 V380, 400, 415 VACS800MD ISU
10、 - 11400V IGBT Supply Units400V IGBT Supply Units400V IGBT400V IGBT整流单元整流单元ACS800MD ISU - 12500V IGBT Supply Units500V IGBT Supply Units500V IGBT500V IGBT整流单元整流单元ACS800MD ISU - 13690V IGBT Supply Units690V IGBT Supply Units690V IGBT690V IGBT整流单元整流单元ACS800MD ISU - 14R6i - 4 x R8i ISUR6i - 4 x R8i ISU
11、模块产品供货情况介绍模块产品供货情况介绍从 60 kVA 到 1840 kVA, 400V, 500V 和 690V 和电机侧相同的逆变器模块只有一种模块规格用于 60 到 140 kVA只有一种模块规格用于 170 到 1840 kVA独立单元需要外部充电电路LCL-滤波器是独立落地式带轮子的单元 (R8i)辅助控制电路可以通过 I/O 或现场总线控制外部 I/O 和控制 (RDCU-02)易于服务和维护与电机侧相同的逆变器模块和控制部分 - 更少的备件插接式连接端子 (R8i + LCL 滤波器 )主要的元件可以从一个方向更换可以通过控制盘或 DriveWindow 调试ACS800MD
12、ISU - 15优越的低谐波性能优越的低谐波性能DTC DTC 和和 LCL LCL 滤波器一起滤波器一起- - 谐波小谐波小LCL LCL 滤波器去除高频和中频谐波滤波器去除高频和中频谐波 ( (高于高于 1 kHz) 1 kHz)基于基于DTC DTC 技术的进线侧逆变器去除低频谐波技术的进线侧逆变器去除低频谐波 (1 kHz (1 kHz 以下以下) )结果结果: : 性能远远优于多脉波二极管整流器性能远远优于多脉波二极管整流器MLCL LCL 滤波器滤波器进线侧逆变器进线侧逆变器( (整流桥整流桥) )电机侧逆变电机侧逆变器器电机电机ACS800MD ISU - 16R6i, R7i
13、和 4x R8i ISU 模块 + LCL 滤波器R6i , R7iR8i 170 - 1840 kVA380V - 690V70 - 140 kVA380V - 690VLCL-滤波器用于 R8i- 4 x R8iACS800MD ISU - 17IGBT IGBT 供电单元供电单元: : 结构结构ISU供电单元: R8i - 12xR8i + LCLISU 模块是一种尺寸装有轮子和插接式连接器LCL模块是一种尺寸装有轮子两种柜体形式:600 mm 宽, 1 x ISU / R8i + 1 x LCL (小型号)800 mm 宽, 2 x ISU / R8i + 1 x LCL (大型号)A
14、CS800MD ISU - 18ABB ABB 多传动多传动: LCL : LCL 正弦波滤波模块正弦波滤波模块进线侧电抗器进线侧电抗器电容器电容器逆变器侧电抗器逆变器侧电抗器ACS800MD ISU - 19ABB ABB 多传动多传动: LCL : LCL 正弦波滤波模块正弦波滤波模块ACS800MD ISU - 20n nLCLLCLmmR8i Quick Connector KITsR8i Quick Connector KITsLCLLCLR8iR8iLCLLCL2 2R8iR8iLCLLCL2 2R8i RITTALR8i RITTAL2 2LCLLCL3 3R8iR8i2 2LC
15、LLCL3 3R8i RITTALR8i RITTALALCL_1X_X Quick ALCL_1X_X Quick Connector KITConnector KITACS800MD ISU - 21RITTAL TS8 example / R8i assembly kitsl RITTAL TS8 example / R8i assembly kitsl = Mounting kit = Plug connector kit ACS800MD ISU - 22ACS800MD ISU - 23ACS800MD ISU - 24ISUISU的基本原理的基本原理ISU的基本原理通过一个交流电
16、抗器的等效电路和矢量图的来表述。 这里:_ 电动 _ _ _ 发电 U1 电网电压矢量 U2 变频器电压矢量UL 交流电抗器电压矢量y1 电网磁通矢量 y2变频器磁通矢量 yL交流电抗器磁通矢量 d功率转换角 ACS800MD ISU - 25ISUISU的基本原理的基本原理ISU 的主要功能是控制电网和直流母线之间的能量转换。交流电抗 器的使用目的(电抗的表达式 X = jwL)是平波以及给开关式供电单元 工作做能量储存。在电网和ISU 之间的能量转换方程如下所示:仅当在两个电压矢量之间存在角度差时,传递有功功率。无功功率的传递方程如下所示意: ACS800MD ISU - 26ISUISU
17、的基本原理的基本原理为了得到所需的幅值和有功无功的流向,必须控制变频器的电压矢量幅值及其相位d (相对线电压矢量) 。通过保持电缆和传动设备之间的功率( 能量)平衡,对直流母线电压进行控制。 相角符号决定了功率流向,这样,ISU既能够从电网获取能量,也能发出能量返回电网 。 为了在对应的输出电压等级实现COS = 1.0通过设置磁通的大小,来控制交流输入电压。 对ISU进行控制必须测量直流母线电压和两个线电流。定子磁通(ISU 电压矢量的积分)的计算是通过对电压矢量(用来产生ISU的输出电 压)积分得到的,这是因为电网上存在的电压可以认为是由绕组的旋转磁场所产生的。 每个绕组是线电压的一相。绕
18、组上的电压能用下面的 公式来表达: UddtllACS800MD ISU - 27ISUISU的基本原理的基本原理ISU 所产生的实际转矩是通过磁通和电流的矢量积计算得到的: 功率是由转矩和角速度的乘积得到的,这样,ISU既能够从电网获取能量,也能发出能量返回电网: P = wT 如果电网的频率是一个常量,那么功率就直接和转矩成正比。通过控制 转矩,在ISU和电网之间所传送的功率就可以设置成某个值,从而保证直流环节电压的稳定。这些基本条件就使得通过磁通和转矩实现直接转矩控制。 ACS800MD ISU - 28DTC Applied to Line ConverterDTC Applied t
19、o Line ConverterDIRECT TORQUE CONTROL = DIRECT POWER CONTROLDIRECT TORQUE CONTROL = DIRECT POWER CONTROL直接转矩控制直接功率控制直接转矩控制直接功率控制THE VOLTAGE AT NETWORK IS GENERATED BY THE FLUX THE VOLTAGE AT NETWORK IS GENERATED BY THE FLUX 通过磁通控制电网侧电压通过磁通控制电网侧电压THE POWER CAN BE INTERPRETED DIRECTLY TO TORQUETHE POW
20、ER CAN BE INTERPRETED DIRECTLY TO TORQUE功率与转矩具有直接对应的关系功率与转矩具有直接对应的关系PTilc DTC DTC 整流技术整流技术ACS800MD ISU - 29DTC Control loop DTCDTC Control loop DTC控制环控制环ACS800MD ISU - 30Controls amplitude of flux (=voltage) Controls amplitude of flux (=voltage) and torque (=power)and torque (=power)控制磁通(电压)与转矩幅值(功率
21、)控制磁通(电压)与转矩幅值(功率)sr34UU5U6U2U1Uxyrotation direction sHysteresis Control Hysteresis Control 滞环控制滞环控制ACS800MD ISU - 31Load Step Load Step 负载阶跃负载阶跃 Main goal is to stabilize dc voltage Main goal is to stabilize dc voltage Load step of 40 kW (P nom=50 kW)Load step of 40 kW (P nom=50 kW)主要目标为稳定的直流电压主要目标
22、为稳定的直流电压负载阶跃为负载阶跃为40kW (P nom=50 kW)40kW (P nom=50 kW)ACS800MD ISU - 32Current Waveform Current Waveform 电流波形电流波形SMALL HARMONIC CONTENTS (THD 5 %)SMALL HARMONIC CONTENTS (THD 5 %)低谐波含量(低谐波含量(THD5%)THD100000 h 寿命 100000 hn Capsulated in module with cooling fann模块内置冷却风机Filter construction Filter const
23、ruction 滤波器结构滤波器结构ACS800MD ISU - 39Technology, control features Technology, control features 控制特性控制特性DTC based control, 3 kHz average fSW 基于DTC的控制,平均开关频率3kHzFast control, 25 us time level for measurements and control loop高速控制,25微秒级的测量和控制环New current control method produces sinusoidal line current an
24、d damps the filter resonance (patent pending)新的电流控制方式产生正弦波电流,阻尼滤波器谐振Voltage raise: 400 V input and 690 V output电压提升,400V输入电压可690V输出电压Q power compensation无功补偿Advanced control principle Advanced control principle -1500-1000-500050010001500-1500-1000-500050010001500I-800-600-400-2000200400600800-800080
25、0Flux circleVoltage frameCurrent circleACS800MD ISU - 40I/O-ConnectionsI/O-ConnectionsDI1-Ack. of converter fanDI1-Ack. of converter fan 整流模块风机确认信号整流模块风机确认信号DI2-ON/OFF ControlDI2-ON/OFF Control 启动启动/ /停止停止DI3-Ack. of main ContactorDI3-Ack. of main Contactor 主接触器确认信号主接触器确认信号DI4-Earth faultDI4-Earth f
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