OptimizedATV1100中圧變頻器介紹for客戶技術培訓

1、atv1100中壓變頻器,旨在節(jié)能的清潔&緊湊的中壓變頻器 功率從0.3mw8.3mw,atv1100中壓變頻器產品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產品介紹 應用及成功案例,atv1100中壓變頻器產品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產品介紹 應用及成功案例,atv 1100 產品概覽,電壓范圍: 3.3/6/6.6 kv/10kv 功率范圍： 3.3kv：315kw4200kw 6.6kv: 370kw8300kw 10kv: 500kw4300kw 控制方式：v/f或無傳感器矢量控制 適用負載類型：平方轉矩（風機、泵類）

2、過載倍數：110至150 冷卻方式: 空氣冷卻 變頻器和輸入移相變壓器集成一體 完美的諧波抑制方案 (36 脈整流,6kv 2700kva外觀,atv 1100 產品概覽,適用于新電機和現有電機 功率元器件：igbt 可選擇通訊協議：profibus-dp, modbus 高可靠性: mtbf 100,000 h 高效 97% (變頻&輸入移相變壓器) 如果只考慮變頻器：效率為98 平滑的輸入特性 thdi 0.96 對電機和電機軸無應力壓迫 thdi 500 m，僅考慮線路損耗,輸入電壓 (green) 和輸入電流 (orange) 波形,輸出電壓(green) and 輸出電流波形 (or

3、ange) 在電機側,atv1100中壓變頻器產品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產品介紹 應用及成功案例,中壓變頻歷史追溯,從1853年2000年,從2000年2005年,從2006年今,從2000年 今,中壓變頻器背景知識功率元件種類,中壓變頻器即將成為大功率負載驅動的主流 電力電子技術的飛躍發(fā)展促進了中壓變頻技術的成熟性,快速晶閘管,可關斷晶閘管,雙極性晶體管,耐壓、載流性能提高；均壓均流技術成熟,8kv/6ka 400hz,6kv/6ka 1khz,3.3kv/1ka 20khz,集成門極換向晶閘管,對稱門極換向晶閘管,4.5kv/3ka 4khz,6

4、.5kv/3ka 4khz,中壓變頻器背景知識功率元件對比,igbt功率元件 優(yōu)點： 開關頻率高 觸發(fā)電路簡單 觸發(fā)功耗低 igct/sgct功率元件 優(yōu)點： 耐壓等級高 載流量大,缺點： 耐壓等級低 載流量低 缺點： 開關頻率低 觸發(fā)電路復雜 觸發(fā)功耗高,igbt(300a/1700v,igct/sgct,一個igct/sgct內部是由上百個小的 igct/sgct元件組成，結構復雜,中壓變頻器背景知識功率元件對比,8個igbt驅動電路-48個部件,驅動8個igbt,中壓變頻器背景知識功率元件對比,單個小igct驅動電路-222個部件,單個小sgct驅動電路-308個部件,中壓變頻器背景知識

5、功率元件對比,單個小igct驅動電路-222個部件,單個小sgct驅動電路-308個部件,中壓變頻器背景知識中壓變頻器拓撲結構,交交變頻器 scr可控硅直接變流器 交直交變頻器 gto/sgct電流源型逆變器 npc:中心點箝位式(三相三電平)電壓源型igct逆變器 單元串聯多電平移相式pwm電壓源igbt型逆變器 功率單元單相2電平技術 功率單元單相3電平技術 - 施耐德atv1100,中壓變頻器拓撲結構晶閘管交-交變頻,快速晶閘管 8kv/6ka 開關頻率400hz 水平較低 當采用6脈波三相橋式電路時輸出上限頻率為電網頻率的1/3,（15-20hz,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,缺點

6、： 輸入側最多為18脈波整流對電網潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出2電平模式，電壓電流波形較差 直流環(huán)節(jié)可反向充電 du/dt較高，易擊穿sgct,gto/sgct 6kv 電流源型逆變器,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,gto/sgct 電流源型逆變器輸出波形,current,voltage,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,缺點： 輸入側最多為18脈波整流對電網潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出3電平模式，電壓電流波形較差，需采用低通濾波器彌補 功率元件igct觸發(fā)功耗較高，瞬間us可達上千安培 不能直接輸出6kv或10kv電壓，需采用輸出升壓變壓器,npc中性點鉗位式逆變器（三相三電平,

7、中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,npc逆變器（三相三電平） 輸出波形,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,缺點： 輸入側最多為30脈波整流對電網 潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出11電平，單元輸出2電平 總體單元數量較多，6kv需15個10kv需24個，可靠性差,單元串聯單相2電平逆變器（6kv,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,單元串聯單相2電平逆變器輸出波形,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,優(yōu)點： 輸入側為36脈波整流可以自動抵 消35次以下諧波，對電網污染最小 輸出17電平，單元輸出3電平，總體 單元數量最少，6kv需12個，10kv需 15個，輸出21電平，可靠性強 布局緊湊，占地面

8、積最小，1000kw 以下含變壓器全寬2900mm,單元串聯單相3電平逆變器施耐德atv1100 6kv,中壓變頻器拓撲結構交-直-交變頻,單元串聯單相3電平逆變器施耐德atv1100 輸出波形,輸出3相電壓波形實際拍攝,輸出3相電流波形實際拍攝,中壓變頻器背景知識系統方案,增設動力變壓器與低壓配電間會給土建施工帶來不變同時增加成本 由于動力回路上的設備較多使得故障節(jié)點增加給維護帶來極大不便 增加電纜成本同時線路較高的電流導致能耗的增加,動力變壓器22/10,6kv,中壓開關柜,功率補償柜,動力變壓器10,6/0.6kv,690v低壓變頻器,690v低壓電機,低壓配電柜,直接10kv輸入輸出與

9、690v方案比較,動力變壓器22/10kv,中壓開關柜,10kv中壓電機,輸出6kv中壓變頻器,變頻器內部移相變壓器為非標產品導致效率降低 需改變電機繞組接法帶工頻旁路時需增設繞組切換柜改造復雜化 10kv電機標準產品為星型接法若具備角型接法需提前聲明 增加電纜成本同時線路較高的電流導致能耗的增加,中壓變頻器背景知識系統方案,直接10kv輸入輸出與10進6出方案比較,動力變壓器22/10kv,中壓開關柜,10kv中壓電機,10kv中壓變頻器,輸入移相變壓器整體供貨，經過工廠的出廠整體負載測試，可靠性高 輸入輸出環(huán)節(jié)少，出錯概率低 無需對電機和電纜及相應設備進行任何更改 節(jié)省改造時間,中壓變頻器

10、背景知識系統方案,施耐德直接輸入輸出10kv方案,中壓變頻器背景知識系統方案,能量損失對比 經驗數據：一般線路的發(fā)熱量為1的能量損失,以1000kw為例，一度電費取0.6元 直接10kv進線/10kv出線變頻器的線路損失： 1000110kw 1小時損失電費：100.66 rmb 1年8000小時損失電費：6800048,000 rmb 直接10kv進線/6kv出線變頻器的線路損失： 電機繞組角接線電流是相電流的 倍 1小時損失電費：310kw0.618rmb 1年8000小時損失電費：188000144,000 rmb 一年為單位10進6出單相比10進10出多花費電費96,000 rmb 三

11、相多花費電費96,0003288,000 rmb 施耐德atv1100中壓igbt變頻器 降低投資成本 節(jié)能增效 投資回報,中壓變頻器的性能指標,輸入諧波的概念 諧波就是無用和有害的電壓和電流，一般頻率變化并且和基波疊加在一起 波產生于非線性負載，使得電流和電壓不成比例 中壓變頻器輸入整流環(huán)節(jié)都為 非線性的，會對電網產生諧波，其輸入諧波的幅值與變頻器整流環(huán)節(jié)的脈沖數(或多重化的次數)密切相關 輸入諧波的標準 ieee519-1992國際標準 gb/t14549-93國家標準,中壓變頻器的性能指標,輸入諧波的標準 gb/t14549-93國家標準 對電壓而言，就6kv和10kv電網要求電壓總諧波

12、不超過4% 對電流而言，將各次諧波換算成百分比，也為4%左右。 ieee519-1992國際標準 atv1100 6kv/10kv 高次諧波含有率,減少輸入諧波的有效措施是將輸入變壓器進行多重化設計形成多脈沖整流 從理論上可以推導出下列結論： 12脈沖整流：11次以下諧波自動抵消 18脈沖整流：17次以下諧波自動抵消 24脈沖整流：23次以下諧波自動抵消 30脈沖整流：29次以下諧波自動抵消 36脈沖整流：35次以下諧波自動抵消 綠色環(huán)保atv1100中壓變頻器采取多重化有效消除輸入諧波。 atv1100中壓變頻器的輸入移相變壓器的二次繞組，采用延變三角形聯結繞組相位互差10度電角度，形成36

13、脈波的二極管整流電路結構,atv1100消除輸入諧波的有效方法,對功率單元的整流電路加以創(chuàng)新設計采用12脈波整流模式,atv1100消除輸入諧波的有效方法,12脈波整流使功率單元內部直流環(huán)節(jié)的電壓電流更加平直,一個功率單元,atv1100變壓器二次繞組布置,atv1100消除輸入諧波的有效方法,3.3kv 變頻器 1個輸入12個輸出 36脈波2個組別 6/6.6kv變頻器 1個輸入24個輸出 36脈波4個組別 10kv變頻器 1個輸入30個輸出 36脈波5個組別,中壓變頻器背景知識矢量控制技術,矢量控制，在國外多稱為磁場定向控制 （fieldorientationcontrol）， 其核心思想

14、是以電機磁場為坐標軸基準方向， 通過坐標變換的方法， 實現對電機轉矩和磁通的解耦控制,提高電機的機械特性； 提高了低頻時的轉速精度； 提高動態(tài)轉矩響應速度,矢量控制技術的廣泛應用,atv1100中壓變頻器產品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產品介紹 應用及成功案例,atv1100 產品介紹,電壓范圍: 3.3/6/6.6 kv/10kv 功率范圍： 3.3kv：315kw4200kw 6.6kv: 370kw8300kw 10kv: 500kw4300kw 控制方式：v/f或無傳感器矢量控制 適用負載類型：平方轉矩（風機、泵類） 直接以高高方式啟動中壓電機 高

15、效率高功率因數 操作簡便易維護 節(jié)省能源,6kv 2700kva外觀,atv1100 產品介紹,結構緊湊節(jié)省空間,功率單元,輸入移相變壓器,控制單元,atv1100 產品組織結構圖,電機,基本控制裝置,光變換單元,繼電器單元,控制組件,loader,psu,fan,fan,接地短路 檢測,中壓電機,3ac380v /50hz,atv1100 原理及特點kv變頻器,三電平單相變頻器回路構成,回路方式： 三電平單相變頻器 4 級串聯,輸出電壓級別：相當于17電平,local controller,3,ac6000v,1700v,igbt,輸出電壓電流波形,輸出電壓,輸出電流,單相,3,電平變頻器部

16、,6000/3/866v,相電壓,6000,v,線間電壓,1單元輸出矢量,m,1120kva以下變頻單元合二為一,atv1100原理及特點10kv變頻器,三電平單相變頻器回路構成,回路方式：三電平單相變頻器 5 級串聯,輸出電壓水平：相當于21電平,local controller,1700v,igbt,輸出電壓電流波形,單相,3,電平變頻器部,10000/3/51155v,相電壓,10000,v,線間電壓,m,3,ac10000v,1單元輸出矢量,atv1100原理及特點輸出電壓矢量圖,b,6kv等級輸出,10kv等級輸出,單元輸出單相交流866v,單元輸出單相交流1155v,atv1100

17、原理及特點單相3電平技術,atv1100單相3電平變頻,1個功率單元,1個功率單元,其它品牌單相2電平變頻,1個單元輸出電壓波形,1個單元輸出電壓波形,atv1100原理及特點單相3電平技術,atv1100單相3電平變頻方式,atv1100原理及特點單相3電平技術,atv1100單相3電平變頻方式,atv1100原理及特點,atv1100 3.3kv輸出電壓波形比較,多輸出段數,波形非常接近正弦波（輸出高次諧波量少）. 峰值電壓低,相應的外加在電機上的電壓也低. 因為每段的電壓變化小，外加在電機上的浪涌水平低,atv1100原理及特點,上述特性為輸出頻率60hz額定功率560kw的各負載率下的

18、實測值。（不包括電機） 綜合效率會隨電源電壓電機效率等諸多條件而變動,高效率 包括輸入變壓器在內的變頻器綜合效率達97,變頻裝置效率輸出560kw100,82.0,85.0,88.0,91.0,94.0,97.0,100.0,0,50,100,輸出,效率,綜合效率,atv1100原理及特點工/變頻切換(旁路切換,如果追加工頻旁路回路,可以和工頻電源構成雙回路電源用于電機驅動。 在工頻電源運轉變頻運轉狀態(tài)中實現無沖擊切換,同步投入解列運轉。 (選件功能：輸出側需要配置電抗器,變頻電壓,系統電壓,系統電壓,變頻電壓,系統電壓,變頻電壓,調和相位中,同步完成,電源切換時,atv1100原理及特點軟件

19、控制,可實現瞬間掉電再起動。 當發(fā)生電壓瞬時降低時，可根據用途選擇運行處理模式。 選擇重故障 選擇重故障停止變頻器，使電機處于自由運轉狀態(tài)。 選擇自由停車再起動功能 當變頻器停止運轉時，電機處于自由運轉狀態(tài)。 一旦電源恢復，通過速度檢索功能，可將正處于 由運轉減速或停止中的電機自動加速投入運行。 選擇繼續(xù)運行 即使發(fā)生瞬時低電壓、變頻器可仍舊保持運轉、 電機不會處于自由運轉狀態(tài)（瞬間低電壓時減速 運行）電源電壓恢復后，立即再加速，恢復正常 運行速度,atv1100原理及特點軟件控制,矢量控制,無傳感器磁通矢量控制示意圖,具有無傳感器磁通矢量控制功能、相對于負荷變動，電機可實現穩(wěn)定運轉。無須速度

20、傳感器。 具有自動整定功能，精確計算出電機的數學模型。 載有32位mpu、響應速度快控制精度高,atv1100原理及特點軟件控制,atv1100的節(jié)能模式 目前應用于風機水泵調速的各種方法中效率最高的是變頻調速，但它還沒 有使拖動風機水泵的異步電動機效率達到最高。為實現異步電動機的高效運行，施耐德提出了一種不同于普通壓頻比恒定的變頻變壓方法，即在保持頻率不變，通過降低輸入電壓，使異步電動機的效率達到最高，即“atv1100的節(jié)能模式,atv1100的節(jié)能模式曲線,atv1100原理及特點軟件控制,全數字控制，控制精度高 采用開環(huán)或閉環(huán)矢量控制，能在050hz范圍內保持恒轉矩特性 數字化調制技術

21、(載波頻率可調) 友好的人機界面和完善的診斷功能 具有多種標準通信協議 (modbus,profibus, etc.) 輸入電能質量監(jiān)控 具有pid功能 控制參數自動優(yōu)化(電機參數自動優(yōu)化) 獨有的節(jié)能模式 具有同步切換功能 支持高速電機(0-120hz) 支持多語言(英語、中文,atv1100原理及特點人機界面,大型lcd顯示操作屏 通過10.4英寸液晶顯示屏可以方便地進行運轉操作及監(jiān)視工作 lcd顯示操作屏的主要功能 變頻器的運轉/停止 控制參數的設定變更顯示 用棒圖顯示實際值數據 顯示故障原因 （第一故障/詳細顯示） 軌跡顯示 試運轉操作等 中、英文語言顯示,atv1100原理及特點安裝

22、及維修,變頻器可靠墻安裝，進出線方式靈活 功率單元為抽屜式模塊化設計，可以很容易地從變頻器中取出，故障功率單元可以在5分鐘內由普通的電器技術員換調。 內部變壓器為干式，維護極其方便。 完善的故障診斷和記錄，方便用戶定位故障點，直接顯示故障位置和內容(而不是代碼顯示)。 對變頻器歷史狀態(tài)進行記錄，故障發(fā)生前后時刻內部變量自動鎖存 用戶技術人員可以自己修理功率單元，對功率器件的配套性要求不高,atv1100原理及特點總結,正弦波輸入，無需濾波器，輸入諧波優(yōu)于ieee519-1992標準和國家標準gb/t14549-93 輸入功率因數0.96以上，無需功率因數補償器 中壓直接輸出，高-高結構，沒有升

23、壓變壓器 單元串聯1721多電平pwm專利技術，完美正弦輸出波形(無需輸出濾波器)，適用國產普通電機 內部干式變壓器和功率單元模塊化設計，維護方便 矢量控制技術,全數字控制，恒轉矩特性 97% 系統總體效率(包含變頻器和變壓器部分) 體積最小的中壓變頻器 可靠性極高,atv1100原理及特點優(yōu)勢1/2,硬件 整體結構緊湊、占地空間最小,同比其他品牌窄20%50% 高功率因數，含變壓器在內總體效率97% 全系36相整流對電網無污染 功率單元3電平技術，輸出1721電平 mtbf 平均無故障時間100,000小時 功率單元拆卸簡便，可互換使用,atv1100原理及特點優(yōu)勢2/2,軟件 v/f比恒定

24、控制 無速度傳感器磁通矢量控制 中壓掉電恢復自動重起 異步電機參數自動檢測 在不連接電機的條件下可以對裝置調試 各種故障分類處理，保證設備連續(xù)運行,atv1100中壓變頻器產品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產品介紹 應用及成功案例,中壓應用場合,針對所有應用的電機控制模式 v/f 控制, 無傳感磁通矢量控制 風機、泵類：石化、水處理、電力、冶金等 80的中壓市場都在變轉矩應用上,鋼鐵: 高爐鼓風機、轉爐ide除磷泵、燒結主抽風機etc,石油化工: 生產水泵、消防泵、輸油泵etc,水泥: nsp風機、高溫風機、窯頭風機、空氣凈化器etc,礦山: 風機、水泵et

25、c,電力: 電力設備泵、引風機etc,造紙: 風機、泵、干燥泵、活水泵etc,汽車: 化鐵爐鼓風機etc,機械工業(yè): 工廠空氣源通風空調etc,市政供水: 凈水廠各種泵etc,中壓變頻器適用領域,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,鋼鐵: 客戶名稱：北營焦化廠 應用：干熄焦循環(huán)風機 電機功率：1320kw 1臺，900kw 1臺 電壓：10kv進6kv出(1320kw), 6kv進6kv出(900kw) 采購時間：2009年12月,客戶名稱：鞍山焦耐院巴西焦化項目 應用：氨水循環(huán)泵 電機功率：315kw 2臺 電壓：6kv進6kv出 采購時間：2008年12月,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,石化: 客戶名稱：遼寧華錦化工(集團)有限公司