第二章ACS6000通用技術(shù)介紹

ACS6000

通用型技術(shù)介紹ACS6000SD/AD中壓交流傳動3-27MVA同步電機和異步電機的速度和轉(zhuǎn)矩控制應用領(lǐng)域船舶業(yè)石油和天然氣工業(yè)·主推進系統(tǒng)·壓縮機·輔推進系統(tǒng)·泵冶金和采礦業(yè)一般工業(yè)領(lǐng)域·軋機·可變速的風機和泵·礦井提升機·抽水蓄能傳動·傳送帶·擠壓機和礦石研磨機ACS6000MarineACS6000MetalsACS6000Industrial機械和環(huán)境需要轉(zhuǎn)矩和速度需要電網(wǎng)和節(jié)能需要CommonDC-BusLinesupply1..2ARUorLSUMotorsupply1motorCOULSU#1

CBU基本拓撲結(jié)構(gòu)單傳動拓撲結(jié)構(gòu)5to27MWSMINU

#1WCUEXU單電機傳動LinesupplyARU/LSU1...2unitsMotorsupply2…4(5)motorsCommonDC-BusCOU

ARU#1ARU#2CBUASMINU

#1ASMINU#2基本拓撲結(jié)構(gòu)多傳動拓撲結(jié)構(gòu)5to27MWASMINU#3SMINU

#4WCUEXU多電機傳動.可以推動任何工業(yè)電機或者異步電機在金屬行業(yè)高性能表現(xiàn)必備的4Q功能需要ARU(ActiveRectifierUnit)

供電6脈<9MVA12or18脈<18MVA單傳動多傳動ACS6000 3to27MWACS6000SD/AD

3to27MW

船舶應用MVACDrives12脈單傳動6脈CommonDC-buswithtwoinverters(冗余傳動)24脈3kVsupplyACS6000 3to27MW在石油和天然氣中的應用低速/高速-壓縮機-水泵….12-pulseAC

DCDC

ACM單傳動ACS6000

標準的模塊化設(shè)計逆變單元ARU

EXULSU

COUWCUCBUINU動力存儲ACS6000基本模塊針對電源、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)預先定義好的界面連接控制&軟件DTCIM>ACS6000ADSM>ACS6000SDPM>ACS6000PMTWINIM>ACS6000ADTWIN-HISPINARU

ARU: ActiveRectifierUnit有源整流單元(內(nèi)裝IGCT)

針對4象限操作和較差的電網(wǎng)額定功率: (3,5)7、9and11MW功率模塊

這幾種規(guī)格的電氣參數(shù)不同。但3MW與5MW；7、9和11MW機械尺寸是完全相同的功率因數(shù): +/-1.0(可調(diào)整)控制: 最優(yōu)化的脈沖數(shù)可選件: 集成的EMC濾波器(如果IRU,InputReactorUnit,未用時)LSU

LSU:LineSupplyUnit線性供電單元(12脈)2象限應用額定功率: 7,9and14MVA功率模塊功率因數(shù): 0.95在整個速度區(qū)間內(nèi)并聯(lián):24脈連接（取決于變壓器接線方式）在使用分離的RBU(ResistorBrakingUnit)時具有制動能力ACS6000

標準的模塊化設(shè)計CBU: CapacitorBankUnit電容器組單元為單傳動和多傳動而設(shè)計用來平滑中間直流回路電壓，并將整流器和逆變器解耦。電容組單元包括直流回路電容器、充電回路和接地開關(guān)。功率: 800mm最高可達9MVA

兩個柜子相連可達18MVA可選件: DC母排充電單元

放電單元如果沒有單獨的VLUCBUINU

INU: InverterUnit逆變單元(3-電平電壓源型拓撲結(jié)構(gòu))

相當于IGCT和集成di/dt的濾波器額定功率:3,5,7,

9和11MVA功率模塊

在兩個INUs并聯(lián)的時候最大可以達到22MVA控制方式:

DTC(直接轉(zhuǎn)矩控制)尺寸:

9&7&11MVA2100mm(INU+COU+TEU)

3&5MVA1400mm(INU+COU+TEU)ACS6000

標準的模塊化設(shè)計WCUWCU:WaterCoolingUnit水冷單元標準設(shè)置為帶有備用泵，為單傳動和多傳動設(shè)計WCU型號: 內(nèi)部流量(l/min) 船舶/工業(yè) 適用單元029 800mm 290l/min pressured 1LSU+1INU052 800mm 520l/min pressured 2LSUs+2INUs080 1600mm 800l/min nopressured 4INUs/ARUs106 2000mm 1060l/min nopressured 5INUs/ARUs120 2000mm 1200l/min nopressured 6INUs/ARUsCOUCOU:ControlUnit控制單元-控制單元安裝在面板后面的TEU內(nèi)的搖門上-為單傳動和多傳動設(shè)計控制單元具有監(jiān)控整個傳動系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的功能。它包括與上位控制的接口和本地控制的接口。ACS6000

標準的模塊化設(shè)計ACS6000SD/AD

型號ACS6000SD/AD

配置(帶LSU)ACS6109_L12_1a9ACS6000SD/AD

基本電路圖

ARU(4象限傳動,ActiveRectifierUnit)LSU(2象限傳動,LineSupplyUnit)CBU(電容器組單元)RBU(制動單元,可選件)整流變壓器INU逆變單元(InverterUnit)額定功率7/9/11MW兩個ARU(有源整流單元)CBU(電容器組單元)INU(逆變單元)Motor(2臺異步電機1臺同步電機)ACS6000SD/AD

基本電路圖ACS6000

5MVA單傳動ACS6105_L12_1a5ACS6000

多傳動帶有HP&LPINUsACM6109_L12_1s7_1a7_1a5ACS6000

5MVAINUs多傳動ACM6109_A06_1a5_1a5_1a5_1a5ACS6000

7&9MVAINUsACM6209_A12_1s9_1s9_1s9針對9MVA變頻器有12個大功率半導體器件4象限傳動ACS6000

6脈ARU供電電機模式能量流向發(fā)電機模式能量流向ACS6000

12脈LSU電源供電電動機模式能量流向2象限傳動在有BCU單元（外部電阻）時制動能量最大3MW制動能量在有RCU單元（內(nèi)部電阻）時制動能量最大1MWACS6000

帶有ARU供電的多傳動在ARU供電時最多4臺電機在LSU供電時最多5臺電機ACS6000

LSU供電的9MVA逆變單元4.9m9MVAACS6000

LSU供電的9MVA單傳動LSULineSupplyUnit-di/dt電抗器-三個堆棧-二極管-保護晶閘管-冷卻水管ACS6000

帶有TEU/COU的9MVA單傳動TEU&COU終端接線單元&控制單元t-控制部分在旋轉(zhuǎn)支架內(nèi)S800I/O模塊

安全繼電器(E_OFF&E_STOP)-AC(DC)/DC電源供應單元

-AMC3(應用及電機控制器)-充電繼電器-輔助電源備份電容-輔助電源變壓器ACS6000

帶有INU

9MVA的單傳動INUInverterUnit-門電源供應單元-三個相模塊-水冷部分, -輸出 -輸入-EMC濾波(du/dt)-輸出母排相模塊-水冷管路

輸出

輸入

功率部分快速接頭相模塊-冷卻部件-4個IGCT8二極管

ACS6000

帶有CBU的9MVA單傳動CBU電容器組單元-水冷電容-針對9MVA為6個-充電變壓器-母排+,NP,-ACS6000

帶有RBU的9MVA單傳動RBUResistorBrakingUnit電阻制動單元-制動斬波器(IGCTs)-水冷電阻

在一個柜子內(nèi)有兩個電阻;1MW峰值功率10MJ最大電容20分鐘的冷卻時間ACS6000

帶有WCU的9MVA單傳動WCUWaterCoolingUnit

輔助電源主電源供應

輔助電源EMC濾波器-冷卻水泵電機啟動器-兩個水冷泵-WCU相關(guān)的控制I/O-可選I/O接口

可選AC80控制器WCUWaterCoolingUnit-熱交換器-兩個水泵-去離子設(shè)備ACS6000

帶有WCU的9MVA單傳動ACS6000 ARU帶有IFU的9MVA單傳動IFU輸入濾波單元InputFilterUnit-水冷

過濾器指示器

阻尼電阻

濾波電容器-退耦指示器ACS6000

5MVA低功率INUINU帶有3個相模塊控制單元在旋轉(zhuǎn)支架內(nèi)ACS6000

HP和LP

INUs包括COUs

7MVAINU9MVAINU3MVAINU5MVAINUACS6000

終端接線單元TEU控制屏ACS6000

勵磁單元EXU–直接勵磁或者無刷勵磁ACS6000

水冷單元ACS6000SD/AD

功率部分在三電平拓撲結(jié)構(gòu)中，1個動力部分由三個相模塊組成(NPC原理)無緩沖設(shè)計 -無熔斷絲設(shè)計不連續(xù)的GCTs和diodes相模塊中主要部件:4IGCTs(集成門電路) -2鉗位電阻 4四個導向二極管 -2鉗位二極管2中性點鉗位電阻 -2di/dt限制器ACS6000SD/AD

IGCT91mmwafer/85mmpole-piece集成化門極換流晶閘管IGCT是專為中壓變頻器開發(fā)的功率半導體開關(guān)器件。基于非常成熟的GTO（門極關(guān)斷晶閘管）技術(shù)開發(fā)的IGCT，使變頻器的設(shè)計從根本上降低了復雜程度，提高了效率和可靠性。IGCT集IGBT（絕緣門極雙極性晶體管）的高速開關(guān)特性和GTO（門極關(guān)斷晶閘管）的高阻斷電壓和低導通損耗特性于一體。

ACS6000SD/AD

控制部分配置AMC3/DDCS–光纖連接至上位控制器PC連接/遠程診斷控制屏DI/OPT100Fieldbus適配器至其他系統(tǒng)溫度測量速度回饋(可選)CDP312位置回饋(可選)INT接口板應用及電機控制器,AMC3GateUnitsGUGateUnits門單元GU

WCU監(jiān)控充電/放電緊急停車緊急分斷MCB控制AI/OS800AI/O變壓器監(jiān)控電機監(jiān)控合,

運行,停止RDY_ON,RDY_REFDI/OS800可選件

ACS6000SD/AD

至上位機接口板ACS6000SD/AD

可選I/O模塊S800I/O站終端通訊界面模塊終端裝置I/O模塊I/OMTUFCI輸入/輸出ACS6000SD/AD

可用的S800I/O模塊S800I/OStation

ACS6000SD/AD

DriveWindow顯示系統(tǒng)配置監(jiān)視實時信號值監(jiān)視和修改參數(shù)故障記錄儀事件記錄儀用于快速和更精確的數(shù)據(jù)記錄儀傳動的控制控制和診斷程序備份和恢復運行元件少，可靠性提高

大功率IGCT

無需緩沖電路

無熔斷器設(shè)計

ACS6000SD/AD

集錦控制 DTC

高動態(tài)特性 低轉(zhuǎn)矩波動帶ARU的電網(wǎng)脈沖優(yōu)化模式

低諧波 功率因數(shù)+/-1.0 無需外部補償 可調(diào)整 在弱電網(wǎng)時的解決方案在需要4象限時的解決方案 LSU供電時功率因數(shù)為0.95ACS6000SD/AD

技術(shù)部分I額定值A(chǔ)CS6000SD/AD

技術(shù)數(shù)據(jù)功率范圍3MVA和

5MVA 單個INU(RCIGCT)7MVA、9MVA和11MVA

單個INUs(IGCT和獨立二極管)14MVA和

18MVA

兩個INUs(IGCT和獨立二極管)主電源電壓ARU3160V +10%…-10% 50/60Hz3000V +15%….-10% 50/60Hz電機電壓

3150V LSU

接法

波動3300V (6-pulse) +15…-10%2x1725V (12-pulse) +10…-10% 2x1650V (12-pulse) +15…-5%(-10%降容)電機電壓

3100V(...<3300V)輔助電壓230..690V,50/60Hz, 3相UPS240VAC,110VDC,2.0kVA針對單傳動 1相勵磁電壓

(針對同步電機)400..690V,50/60Hz,3相2鐘規(guī)格EXU逆變輸出頻率0...75Hz最大弱磁比例1:5(實際上，電機是限制因素)逆變

du/dt在逆變輸出側(cè)max.1.7kV/sACS6000SD/AD

技術(shù)數(shù)據(jù)效率(針對同步機和功率因數(shù)大于0.84的異步電機)LSU >98.5%ARU >98.0%輸入功率因數(shù)LSU 0.95ARU +-1.0(+0.8…-0.8,基于變頻器的載荷率可以調(diào)整的)輸出功率因數(shù)同步電機 +-1.0異步電機

依賴于電機特性，通常>0.84ACS6000SD/AD

技術(shù)數(shù)據(jù)ACS6000SD/AD

冷卻單元(帶有LSU的9MVA單傳動)冷卻方法

帶有去離子水的封閉式冷卻系統(tǒng)

帶有水/水熱交換器外部冷卻水 符合要求的自來水

外部冷卻水流量 250…300l/min外部冷卻水壓力 在2和5bar之間,中間壓差不超過1.5bar外部冷卻水溫度最低+10oC,最高+32oC(降容)

在降容時最大+40oC使用設(shè)備 水溫,壓力和導電率測量裝置(連接在變頻器控制單元)ACS6000SD/AD

技術(shù)部分II性能DTC設(shè)計性能ACS6000SD/AD

DTC性能典型轉(zhuǎn)矩階越響應時間(50Hz):DTC1...2msPWM磁通矢量10...20msPWM超過150ms

(標量控制)ACS6000SD/AD

功能圖采樣周期25us=>40000次/秒速度控制

SpeedcontolPIDREF轉(zhuǎn)距給定調(diào)節(jié)器Torquereferencecontroller觸發(fā)邏輯Switching

logic開關(guān)位置Switch

positions電壓Voltage電流Current=電機模型Motormodel轉(zhuǎn)距和磁通比較器Torqueandfluxcomparator3~轉(zhuǎn)距Torque計算速度Calculatedspeed磁通Flux轉(zhuǎn)距給定

Torquereference速度給定

SpeedreferenceACS6000SD/AD:電機,電壓/電流/轉(zhuǎn)矩–波形圖TorqueLinetolinevoltageCurrentACS6000SD/ADACS6000SD/ADACS6000SD/ADACS6000SD/AD