ABB變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1、 Company name - 1 -01-04-06 - 變頻器概述變頻器概述 Company name - 2目錄目錄n變頻器的發(fā)展史n變頻器的組成n變頻器的工作原理n更換變頻器所需的工作 Company name - 3變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史n為什么要使用變頻器？為什么要使用變頻器？nU/F控制控制n矢量控制矢量控制nDTC控制控制 Company name - 4n為什么要使用變頻器說到變頻器，就不能不說交流電動機(jī)，因?yàn)樽冾l器必須配合電動機(jī)使用，電動機(jī)被稱為“工業(yè)的騾馬”，支撐著工業(yè)的發(fā)展，目前較常用的交流電動機(jī)有兩種：一是交流異步電動機(jī)，二是交流同步電動機(jī)。其中交流異步電動機(jī)為

2、最常用的。中國各類電動機(jī)的裝機(jī)容量已超過6億KW，交流異步電動機(jī)約占90%。變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史 Company name - 5n為什么要使用變頻器交流異步電動機(jī)常用調(diào)速的種類變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史交流調(diào)速方式高效調(diào)速低效調(diào)速變極調(diào)速串極調(diào)速變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 定子調(diào)壓調(diào)速 電磁離合器調(diào)速液力耦合器調(diào)速液粘離合器調(diào)速電氣調(diào)速機(jī)械調(diào)速從上圖我們分析比較可以得出以下結(jié)論從上圖我們分析比較可以得出以下結(jié)論變頻調(diào)速的特性：調(diào)速范圍廣，效率高，安裝方便，變頻調(diào)速的特性：調(diào)速范圍廣，效率高，安裝方便，維護(hù)簡單。各種特性均優(yōu)于其他調(diào)速方法維護(hù)簡單。各種特性均優(yōu)于其他調(diào)速方法 Compan

3、y name - 6nU/F控制方式（壓頻比控制）上世紀(jì)70年代，最初的變頻器出現(xiàn)，即U/F控制的變頻器是通過改變同步轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行調(diào)速。分為基頻以下和基頻以上兩種情況。n基頻以下調(diào)速為充分利用電動機(jī)鐵心，發(fā)揮電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力，在基頻下采用恒磁通的控制方式，要保持磁通不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時必須同時降低感應(yīng)電動勢，然而繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子電阻和漏磁感抗壓降，用定子相電壓來替代，即則得 定子相電壓/頻率=常值低頻時定子相電壓和感應(yīng)電動勢都較小，定子電阻和漏磁感抗壓降所占的分量相對較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變小，可以人為的抬高定子相電壓以補(bǔ)償定子壓降，

4、稱作低頻補(bǔ)償或轉(zhuǎn)矩提升。n基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時，頻率升高，而定子電壓卻不可能超過額定電壓，只能保持進(jìn)線電壓，這將使磁通與頻率成反比的下降，使電動機(jī)工作在弱磁狀態(tài)，基本上屬于“恒功率調(diào)速”缺點(diǎn)：在低頻時，啟動轉(zhuǎn)矩不足應(yīng)用：一般用于風(fēng)機(jī)，泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS510系列變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史 Company name - 7n矢量控制（仿真控制）上世紀(jì)80年代，由于U/F控制的局限性，發(fā)展出了矢量控制模式的變頻器矢量控制早在上世紀(jì)60年代就已出現(xiàn)，并由Siemens在1972年提出，但真正應(yīng)用還是在微電子技術(shù)發(fā)展的80年代控制原理是通過對電機(jī)控制參數(shù)的實(shí)時解耦

5、，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通控制，達(dá)到和直流電機(jī)一樣的調(diào)速特性。眾所周知，異步電動機(jī)是一個高階，非線性，強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，矢量控制就是通過坐標(biāo)系的變換，實(shí)現(xiàn)定子側(cè)控制量的解耦，把定子電流中的勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量變成標(biāo)量獨(dú)立開來，分別進(jìn)行控制。這樣通過坐標(biāo)系變換重建的電動機(jī)模型就可以等效為一臺直流電動機(jī)，從而可象直流電動機(jī)那樣進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制。缺點(diǎn)：處理速度受中央處理器的運(yùn)算決定，一般為2030ms應(yīng)用：一般用于對可靠性要求不高的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS550系列變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史 Company name - 8nDTC控制（直接轉(zhuǎn)矩控制）上世紀(jì)90年代，由A

6、BB公司出了DTC控制模式的變頻器DTC控制技術(shù)于上世紀(jì)80年代中期提出，產(chǎn)品成形于90年代中期。最早出現(xiàn)的產(chǎn)品型號是ACS600，經(jīng)過近10年的發(fā)展，現(xiàn)已被ACS800替代。和矢量控制不同，DTC控制摒棄了解耦得思想，取消了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，簡單地通過檢測電機(jī)定子電壓和電流，借助瞬間空間矢量理論計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得的差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈與轉(zhuǎn)矩的直接控制。這種控制模式和其他控制模式在相同處理器的條件下，DTC模式下的運(yùn)算處理更快，這意味著在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時，可以更加快速的響應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。缺點(diǎn)：由于是對電流的控制，所以不能應(yīng)用在高低高的場合應(yīng)用：工程型變頻器可以應(yīng)用在任何交流電

7、機(jī)的場合ABB變頻器對應(yīng)的機(jī)型為ACS800系列變頻器的發(fā)展史變頻器的發(fā)展史 Company name - 9目錄目錄n變頻器的發(fā)展史n變頻器的組成n變頻器的工作原理n更換變頻器所需的工作 Company name - 10變頻器的組成變頻器的組成ACS800-01-XXXX-3 Company name - 11變頻器的組成變頻器的組成ACS800-04-XXXX-3 Company name - 12nACS800-01和ACS800-04 R2R6機(jī)型的區(qū)別變頻器的組成變頻器的組成ACS800-01 防護(hù)等級高，可以直接掛在柜外ACS800-04，防護(hù)等級低，需要在柜體內(nèi)安裝 Compa

8、ny name - 13nR2R6和R7R8 機(jī)型的區(qū)別變頻器的組成變頻器的組成R2R6R7R8 Company name - 14變頻器的組成變頻器的組成n變頻器由以下基本單元組成n1。整流單元n2。儲能單元n3。逆變單元n4。制動單元n5?？刂茊卧?Company name - 15變頻器的組成變頻器的組成-功率單元功率單元n整流單元n1。二極管整流 R2-R4n2。二極管+晶閘管整流 R5-R8n3。晶閘管反向并聯(lián)整流四象限n4。IGBT整流四象限 Company name - 16n儲能單元n1。電容儲能n2。電感儲能n逆變單元n1。IGBT變頻器的組成變頻器的組成-功率單元功率單元

9、Company name - 17n主控板n1-1 RMIO-R2R6n1-2 RDCU-R7，R8RMIO-01C或RMIO-11CRDCU-02C或RDCU-12CRMIO-02C或RMIO-12C變頻器的組成變頻器的組成-控制單元控制單元 Company name - 18n功率板n2-1。RINT-R2R6RINT5514-R5變頻器的組成變頻器的組成-控制單元控制單元RINT6611C-R6（現(xiàn)被RINT5611C組件替代） Company name - 19n功率板n2-2。AINP+AINT+APOW+AGDR-R7，R8AINP-01C 整流輸入橋AINT-02C主控制板APO

10、W-01C電源板AGDR-71C功率逆變控制板變頻器的組成變頻器的組成-控制單元控制單元+=RINT Company name - 20主電路：完成對電機(jī)提供驅(qū)動功率的變換過程主電路：完成對電機(jī)提供驅(qū)動功率的變換過程電路板電路板: : 控制電路完成計(jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能?？刂齐娐吠瓿捎?jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能。I/O接口接口Port1Port2Port3RMIO-01ACS 800-01 電路板的連接。電路板的連接。變頻器的組成變頻器的組成-電路板連接圖電路板連接圖 Company name - 21TMRMIOAINTExternaloptionmodulesOpti

11、onmodulesUVWOptionmodules+24VRDCOoptionACS 800-04Pulse encoder, Fieldbus, Extended I/OCDP312RFAN230+ -Ch 3Ch 2Ch 1Ch 0APOWAGDRAINPAIBPADPI+24V主電路：完成對電機(jī)提供驅(qū)動功率的變換過程主電路：完成對電機(jī)提供驅(qū)動功率的變換過程電路板電路板: : 控制電路完成計(jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能?？刂齐娐吠瓿捎?jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能。ACS 800-04 電路板的連接。電路板的連接。變頻器的組成變頻器的組成-電路板連接圖電路板連接圖 Company

12、 name - 22變頻器的組成變頻器的組成-診斷和控制盤接口板診斷和控制盤接口板 (ADPI)n板上有控制盤的連接座，紅色指示燈和綠色指示燈n每個模塊可以并聯(lián)兩塊這樣的電路板 (用于平板式安裝和書架式安裝)n控制盤即插即用 - 兩個控制盤不能同時工作 Company name - 23變頻器的組成變頻器的組成-電機(jī)控制和電機(jī)控制和 I/O 板板(RMIO-02C或或RMIO-12C)+24VDC 電源2 路用于現(xiàn)場總線的并聯(lián)端口現(xiàn)場總線I/O 擴(kuò)展脈沖編碼器新的可選件系列PPCC-link = 串口通訊 與AINT通訊: 光纖連接控制盤連接器模擬 I/O2 路電流輸入1 雙極性電壓輸入2 路

13、電流輸出AI 電氣隔離數(shù)字輸入6 路可編程1 固定為停車 (啟動互鎖)兩組隔離+24VDC3 可編程繼電器輸出DDCS 適配器連接器DDCS 適配器帶4路通道PC 連接主從通訊老版可選件 Company name - 24變頻器的組成變頻器的組成- ACS800-04主電路板主電路板 (AINT)n包括傳動中的所有的高壓和內(nèi)部測量元件n自動電流測量比例換算 - 不再需要焊接槽縫n給 AINP 和 AGDR 板 (+ ABRC板)供電n接地故障和短路保護(hù)n可調(diào)整的接地故障電流跳閘極限n接地故障檢測是基于輸出的三相電流n一種型號適用于所有 ACS800-04 的型號AINT-02（C ） Comp

14、any name - 25變頻器的組成變頻器的組成- ACS800-04 電源板電源板 (APOW)n直接給 RMIO 和 AINT 板提供電源n通過AINT板間接給AINP板提供電源n直接與直流回路連接 Company name - 26變頻器的組成變頻器的組成- ACS800-04 輸入橋控制板輸入橋控制板 (AINP)n啟動輸入橋的晶閘管n電源來自于 AINTn軟件控制充電過程:n輸入橋啟動，當(dāng)直流母線電壓達(dá)到 0.7 * 1.35 * 380 V 并且電壓上升的變化率 0.01 * UN / 10 ms Company name - 27變頻器的組成變頻器的組成- ACS800-04

15、門極驅(qū)動板門極驅(qū)動板 (AGDR)n直接與 IGBT 模塊相連n門極控制，飽和反饋和溫度檢測都通過這塊電路板 Company name - 28變頻器的組成變頻器的組成- ACS800-04 輸入橋保護(hù)板輸入橋保護(hù)板 (AIBP)n針對瞬變，保護(hù)輸入橋 Company name - 29ACS800 R2R6 硬件分解圖硬件分解圖1控制盤支架外殼骨架控制盤防護(hù)蓋可選的適配器組件接地板控制和I/O板EMC濾波板功率板直流電抗散熱片功率半導(dǎo)體接線盒支撐扳風(fēng)機(jī)變頻器的組成變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 Company name - 30控制盤控制盤塑料防護(hù)罩塑料防護(hù)罩控制盤支架控制盤支架可選外部組件可選

16、外部組件 外部通訊適配器外部通訊適配器數(shù)字模擬量擴(kuò)展模數(shù)字模擬量擴(kuò)展模塊塊 脈沖編碼器接口脈沖編碼器接口 DDCS 適配器適配器塑料外殼塑料外殼電機(jī)控制和外部電機(jī)控制和外部I/0端子端子功率板功率板電抗和其他主電路組電抗和其他主電路組件件主框架和散熱片主框架和散熱片風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)接線盒接線盒EMC 板（可板（可選）選）+ Separate Cover for IP55 (option)+ Internal Braking Chopper (option)ACS800 R2R6 硬件分解圖硬件分解圖2變頻器的組成變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 Company name - 31Slots for cabl

17、es going to the RMIO board in the RDCU unit. The cables are wound on the top of the module.控制電纜線，去控制電纜線，去RMIO板（位于板（位于RDCU單元）單元）進(jìn)線電纜接線端進(jìn)線電纜接線端Input cable terminals 緊固點(diǎn)緊固點(diǎn)Fastening points模塊前蓋模塊前蓋Front cover低位置接線孔低位置接線孔Three additional holes for fastening the cable terminal plate to a lower position or

18、 for connecting cable lugs 基座基座Pedestal 緊固支架緊固支架Fastening bracket緊固點(diǎn)緊固點(diǎn)Fastening points電機(jī)電纜接線端電機(jī)電纜接線端Motor cable terminals接地電纜接線端接地電纜接線端PE terminal備用電纜接線端備用電纜接線端Alternate output cable terminals制動斬波器接線端制動斬波器接線端Brake chopper and intermediate circuit DCbus terminals變頻器的組成變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖ACS800 R7R8 外觀圖外觀圖

19、 Company name - 32AC 電抗器電抗器輔助電源變壓器輔助電源變壓器+熔斷器熔斷器控制盤控制盤CDP312R電機(jī)控制和電機(jī)控制和IO板板:RMIO輸入整流橋輸入整流橋+ 壓敏電阻板壓敏電阻板制動斬波器制動斬波器 直流電容器直流電容器電流互感器電流互感器冷卻風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī) 散熱器散熱器主電路接口板：主電路接口板：RINTIGBTs + 門極驅(qū)動門極驅(qū)動板板EMC板板(option)共模濾波器（可選件）共模濾波器（可選件）鐵淦氧環(huán)形濾波器鐵淦氧環(huán)形濾波器充電電阻充電電阻開關(guān)電源板開關(guān)電源板空氣入口空氣入口變頻器的組成變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 Company name - 33X39控

20、制盤電纜插口控制盤電纜插口I/O 接線端子（可拆卸）接線端子（可拆卸）可選模塊接口可選模塊接口1可選模塊接口可選模塊接口2光纖擴(kuò)展模塊接口光纖擴(kuò)展模塊接口R2-R4:帶轉(zhuǎn)軸的控制盤托架，向左帶轉(zhuǎn)軸的控制盤托架，向左側(cè)轉(zhuǎn)動托架，可見到側(cè)轉(zhuǎn)動托架，可見到I/O端端子排子排控制電纜屏蔽控制電纜屏蔽層接地端子層接地端子(360接地）接地）變頻器的組成變頻器的組成-外部附件外部附件 Company name - 34RDCO-01:RDCO-02:RDCO-03:10 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 5 MB 5 MBCH0 CH1 C

21、H2 CH3RMBA:RDNA:RLON:RPBA:RCAN:RCNA:RMBP:RETA: RIBA: RAIO:RDIO:RTAC:MODBUS通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器DEVICENET通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器LONWORKS通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器PROFIBUS-DP通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器CANOPEN通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器CONTROLENT通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器MODBUSPLUS通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器ETHTRNET通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器INTERBUS-S通訊協(xié)議適配器通訊協(xié)議適配器擴(kuò)展模擬擴(kuò)展模擬I/OI/O模塊模塊擴(kuò)展模擬擴(kuò)展模擬I

22、/OI/O模塊模塊脈沖編碼器接口模塊脈沖編碼器接口模塊Options List0123變頻器的組成變頻器的組成-外部附件外部附件 Company name - 35RDCO-01:RDCO-02:RDCO-03:10 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 5 MB 5 MBCH0 CH1 CH2 CH3RMBA:RDNA:RLON:RPBA:RCAN:RCNA:RMBP:RETA: RIBA: RAIO:RDIO:RTAC:Options List0123變頻器的組成變頻器的組成-外部附件外部附件 Company name - 36RS485傳動的連接傳動的連接N系列系列(ACS600)擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口R系列擴(kuò)展接口系列擴(kuò)展接口Modle bus主從連接主從連接調(diào)試工具調(diào)試工具自定義編程自定義編程.變頻器的組成變頻器的組成-外部附件外部附件 Company name - 37變頻器的組成變頻器的組成-外部附件外部附件擴(kuò)展模塊的實(shí)際的連接圖 Company name - 38目錄目錄n變頻器的發(fā)展史n變頻器的組成n變頻器的工作原理n更換變頻器所需的工作 Company name -