OptimizedATV1100中圧变频器介绍for客户技术培训课件.ppt
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1、施耐德ATV1100中压变频器旨在节能的清洁&紧凑的中压变频器 功率从0.3MW8.3MWSchneider Electric2-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100中压变频器产品介绍目录ATV1100概览中压变频背景知识介绍ATV1100产品介绍应用及成功案例Schneider Electric3-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100中压变频器产品介绍目录ATV1100概览概览中压变频背景知识介绍ATV1100产品介绍应用及成功案例Schneider Electric4-ISBU M&D Marketing Feb,2010AT
2、V 1100 产品概览电压范围:3.3/6/6.6 kV/10kV功率范围:3.3kV:315kW4200kW6.6kV:370kW8300kW10kV:500kW4300kW控制方式:V/F或无传感器矢量控制适用负载类型:平方转矩(风机、泵类)过载倍数:110至150冷却方式:空气冷却变频器和输入移相变压器集成一体 完美的谐波抑制方案(36 脉整流)6kV 2700kVA外观外观Schneider Electric5-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV 1100 产品概览适用于新电机和现有电机功率元器件:IGBT可选择通讯协议:Profibus-DP,Modbus高
3、可靠性:MTBF 100,000 h 高效 97%(变频&输入移相变压器)如果只考虑变频器:效率为98平滑的输入特性THDi 0.96对电机和电机轴无应力压迫THDi 500 m,仅考虑线路损耗输入电压(Green)和输入电流(Orange)波形输出电压(Green)and 输出电流波形(Orange)在电机侧Schneider Electric6-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100中压变频器产品介绍目录ATV1100概览中压变频背景知识介绍中压变频背景知识介绍ATV1100产品介绍应用及成功案例Schneider Electric7-ISBU M&D Mar
4、keting Feb,2010中压变频历史追溯 Schneider Electric8-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识功率元件种类中压变频器即将成为大功率负载驱动的主流电力电子技术的飞跃发展促进了中压变频技术的成熟性快速晶闸管快速晶闸管可关断晶闸管可关断晶闸管双极性晶体管双极性晶体管(耐压、载流性能提高;均压均流技术成熟)(耐压、载流性能提高;均压均流技术成熟)8KV/6KA 400HZ6KV/6KA 1KHZ3.3KV/1KA 20KHZ集成门极换向晶闸管集成门极换向晶闸管 对称门极换向晶闸管对称门极换向晶闸管4.5KV/3KA 4KHZ6.5KV/
5、3KA 4KHZSchneider Electric9-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识功率元件对比IGBT功率元件优点:开关频率高 触发电路简单 触发功耗低IGCT/SGCT功率元件优点:耐压等级高 载流量大缺点:耐压等级低 载流量低缺点:开关频率低 触发电路复杂 触发功耗高一个IGCT/SGCT内部是由上百个小的IGCT/SGCT元件组成,结构复杂Schneider Electric10-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识功率元件对比8个IGBT驱动电路-48个部件 驱动8个IGBTSchneider Elect
6、ric11-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识功率元件对比单个小IGCT驱动电路-222个部件Electrolytic Caps 12Driver FETs 8单个小SGCT驱动电路-308个部件Schneider Electric12-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识功率元件对比单个小IGCT驱动电路-222个部件Electrolytic Caps 12Driver FETs 8单个小SGCT驱动电路-308个部件Schneider Electric13-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变
7、频器背景知识中压变频器拓扑结构交交变频器SCR可控硅直接变流器交直交变频器GTO/SGCT电流源型逆变器NPC:中心点箝位式(三相三电平)电压源型IGCT逆变器单元串联多电平移相式PWM电压源IGBT型逆变器功率单元单相2电平技术功率单元单相3电平技术 -施耐德ATV1100Schneider Electric14-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构晶闸管交-交变频快速晶闸管快速晶闸管 8KV/6KA8KV/6KA开关频率开关频率400HZ 400HZ 水平较低水平较低当采用当采用6 6脉波三相桥式电路时输脉波三相桥式电路时输出上限频率为电网频率的出上限频
8、率为电网频率的1/3,1/3,(15-20HZ15-20HZ).Schneider Electric15-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频缺点:输入侧最多为18脉波整流对电网溃入的高次谐波抑制不够完美 输出2电平模式,电压电流波形较差 直流环节可反向充电 du/dt较高,易击穿SGCTGTO/SGCT 6KV GTO/SGCT 6KV 电流源型逆变器电流源型逆变器Schneider Electric16-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频GTO/SGCT GTO/SGCT 电流源型逆变器输
9、出波形电流源型逆变器输出波形CurrentVoltageSchneider Electric17-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频缺点:输入侧最多为18脉波整流对电网溃入的高次谐波抑制不够完美 输出3电平模式,电压电流波形较差,需采用低通滤波器弥补 功率元件IGCT触发功耗较高,瞬间us可达上千安培 不能直接输出6KV或10KV电压,需采用输出升压变压器NPCNPC中性点钳位式逆变器(三相三电平)中性点钳位式逆变器(三相三电平)Schneider Electric18-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构
10、交-直-交变频NPCNPC逆变器(三相三电平)逆变器(三相三电平)输出波形输出波形Schneider Electric19-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频缺点:输入侧最多为30脉波整流对电网 溃入的高次谐波抑制不够完美输出11电平,单元输出2电平 总体单元数量较多,6KV需15个10KV需24个,可靠性差 单元串联单相单元串联单相2 2电平逆变器(电平逆变器(6KV)6KV)Schneider Electric20-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频单元串联单相单元串联单相2 2电平逆变
11、器输出波形电平逆变器输出波形Schneider Electric21-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器拓扑结构交-直-交变频优点:输入侧为36脉波整流可以自动抵消35次以下谐波,对电网污染最小输出17电平,单元输出3电平,总体单元数量最少,6KV需12个,10KV需15个,输出21电平,可靠性强布局紧凑,占地面积最小,1000KW以下含变压器全宽2900mm单元串联单相单元串联单相3 3电平逆变器施耐德电平逆变器施耐德ATV1100 6KVATV1100 6KVMSchneider Electric22-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压
12、变频器拓扑结构交-直-交变频单元串联单相单元串联单相3 3电平逆变器施耐德电平逆变器施耐德ATV1100 ATV1100 输出波形输出波形输出输出3 3相电压波形实际拍摄相电压波形实际拍摄输出输出3 3相电流波形实际拍摄相电流波形实际拍摄Schneider Electric23-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识系统方案增设动力变压器与低压配电间会给土建施工带来不变同时增加成本 由于动力回路上的设备较多使得故障节点增加给维护带来极大不便 增加电缆成本同时线路较高的电流导致能耗的增加动力变压器动力变压器22/10,6KV22/10,6KV中压开关柜中压开关柜
13、功率补偿柜功率补偿柜动力变压器动力变压器10,6/0.6KV690V低压变频器低压变频器690V低压电机低压电机低压配电柜低压配电柜直接10KV输入输出与690V方案比较Schneider Electric24-ISBU M&D Marketing Feb,2010动力变压器动力变压器22/10KV22/10KV中压开关柜中压开关柜10KV中压电机中压电机输出输出6KV中压变频器中压变频器 变频器内部移相变压器为非标产品导致效率降低需改变电机绕组接法带工频旁路时需增设绕组切换柜改造复杂化 10KV电机标准产品为星型接法若具备角型接法需提前声明增加电缆成本同时线路较高的电流导致能耗的增加中压变频
14、器背景知识系统方案直接10KV输入输出与10进6出方案比较Schneider Electric25-ISBU M&D Marketing Feb,2010动力变压器动力变压器22/10KV22/10KV中压开关柜中压开关柜10KV中压电机中压电机10KV中压变频器中压变频器输入移相变压器整体供货,经过工厂的出厂整体负载测试,可靠性高输入输出环节少,出错概率低无需对电机和电缆及相应设备进行任何更改节省改造时间中压变频器背景知识系统方案施耐德直接输入输出10KV方案Schneider Electric26-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识系统方案能量损失对比
15、经验数据:一般线路的发热量为1的能量损失,以1000KW为例,一度电费取0.6元直接10KV进线/10KV出线变频器的线路损失:1000110KW 1小时损失电费:100.66 RMB 1年8000小时损失电费:6800048,000 RMB直接10KV进线/6KV出线变频器的线路损失:电机绕组角接线电流是相电流的 倍 1小时损失电费:310KW0.618RMB 1年8000小时损失电费:188000144,000 RMB一年为单位10进6出单相比10进10出多花费电费96,00096,000 RMB 三相多花费电费96,0003288,000 288,000 RMB施耐德ATV1100中压I
16、GBT变频器降低投资成本节能增效投资回报3Schneider Electric27-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器的性能指标输入谐波的概念谐波就是无用和有害无用和有害的电压和电流,一般频率变化并且和基波叠加在一起波产生于非线性负载,使得电流和电压不成比例 中压变频器输入整流环节都为 非线性的,会对电网产生谐波,其输入谐波的幅值与变频器整流环节的脉脉冲数冲数(或多重化的次数或多重化的次数)密切相关输入谐波的标准IEEE519-1992国际标准GB/T14549-93国家标准3xxFundamenta 基波3rd Harmonic3次谐波Schneider Ele
17、ctric28-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器的性能指标输入谐波的标准GB/T14549-93国家标准对电压而言,就6KV和10KV电网要求电压总谐波不超过4%对电流而言,将各次谐波换算成百分比,也为4%左右。IEEE519-1992国际标准ATV1100 6KV/10KV 高次谐波含有率次数57111317192325IEEE-519(1992)%4.002.002.001.501.500.600.60实测值%0.581.000.200.320.750.540.060.244.00Schneider Electric29-ISBU M&D Marketing
18、 Feb,2010 减少输入谐波的有效措施是将输入变压器进行多重化设计形成多脉冲整流从理论上可以推导出下列结论:12脉冲整流:11次以下谐波自动抵消18脉冲整流:17次以下谐波自动抵消24脉冲整流:23次以下谐波自动抵消 30脉冲整流:29次以下谐波自动抵消36脉冲整流:35次以下谐波自动抵消绿色环保ATV1100中压变频器采取多重化有效消除输入谐波。ATV1100中压变频器的输入移相变压器的二次绕组,采用延变三角形联结绕组相位互差10度电角度,形成36脉波的二极管整流电路结构。ATV1100消除输入谐波的有效方法Schneider Electric30-ISBU M&D Marketing
19、Feb,2010 对功率单元的整流电路加以创新设计采用12脉波整流模式ATV1100消除输入谐波的有效方法 控制单元12脉波整流使功率单元内部直脉波整流使功率单元内部直流环节的电压电流更加平直流环节的电压电流更加平直一个功率单元一个功率单元Schneider Electric31-ISBU M&D Marketing Feb,2010 ATV1100变压器二次绕组布置ATV1100消除输入谐波的有效方法3.3KV 变频器1个输入12个输出36脉波2个组别6/6.6KV变频器1个输入24个输出36脉波4个组别10KV变频器1个输入30个输出36脉波5个组别 Schneider Electric3
20、2-ISBU M&D Marketing Feb,2010中压变频器背景知识矢量控制技术22QPS22dqIII0t1t2t3tVUUVWWNVUUVWWNVUUVWWNVUUVWWN1n1n1n1ndIqII矢量控制,在国外多称为磁场定向控制(FieldOrientationControl),其核心思想是以电机磁场为坐标轴基准方向,通过坐标变换的方法,实现对电机转矩和磁通的解耦控制。提高电机的机械特性;提高电机的机械特性;提高了低频时的转速精度;提高了低频时的转速精度;提高动态转矩响应速度;提高动态转矩响应速度;矢量控制技术的广泛应用Schneider Electric33-ISBU M&D
21、 Marketing Feb,2010ATV1100中压变频器产品介绍目录ATV1100概览中压变频背景知识介绍ATV1100产品介绍产品介绍应用及成功案例Schneider Electric34-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100 产品介绍电压范围:3.3/6/6.6 kV/10kV功率范围:3.3kV:315kW4200kW6.6kV:370kW8300kW10kV:500kW4300kW控制方式:V/F或无传感器矢量控制适用负载类型:平方转矩(风机、泵类)直接以高高方式启动中压电机高效率高功率因数操作简便易维护节省能源6kV 2700kVA外观外观Sch
22、neider Electric35-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100 产品介绍结构紧凑节省空间功率功率单单元元输输入移相入移相变压变压器器控制控制单单元元Schneider Electric36-ISBU M&D Marketing Feb,2010ATV1100 产品组织结构图电机电机基本控制装置光变换单元继电器单元控制组件操作面板DI/DO光纤点弧信号光纤状态信号1AC220V/50HZDSMSVMAO(0P)(0P)(0P)传送线路监视线路模拟数据输出主回路电源3AC3KV6KV10KV/50Hz 功率单元功率单元LoaderPSUFANFAN接地短路
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