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(dòng)3-27MVA同步電機(jī)和異步電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)用領(lǐng)域船舶業(yè)石油和天然氣工業(yè)·主推進(jìn)系統(tǒng)·壓縮機(jī)·輔推進(jìn)系統(tǒng)·泵冶金和采礦業(yè)一般工業(yè)領(lǐng)域·軋機(jī)·可變速的風(fēng)機(jī)和泵·礦井提升機(jī)·抽水蓄能傳動(dòng)·傳送帶·擠壓機(jī)和礦石研磨機(jī)ACS6000MarineACS6000MetalsACS6000Industrial機(jī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)單傳動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5to27MWSMINU

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

ARU#1ARU#2CBUASMINU

#1ASMINU#2基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多傳動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5to27MWASMINU#3SMINU

#4WCUEXU多電機(jī)傳動(dòng).可以推動(dòng)任何工業(yè)電機(jī)或者異步電機(jī)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(dòng)多傳動(dòng)ACS6000 3to27MWACS6000SD/AD

3to27MW

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

DCDC

ACM單傳動(dòng)ACS6000

標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)逆變單元ARU

EXULSU

COUWCUCBUINU動(dòng)力存儲(chǔ)ACS6000基本模塊針對電源、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)預(yù)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(jī)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(shí))LSU

LSU:LineSupplyUnit線性供電單元(12脈)2象限應(yīng)用額定功率: 7,9and14MVA功率模塊功率因數(shù): 0.95在整個(gè)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(shí)具有制動(dòng)能力ACS6000

標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)CBU: CapacitorBankUnit電容器組單元為單傳動(dòng)和多傳動(dòng)而設(shè)計(jì)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(dá)9MVA

兩個(gè)柜子相連可達(dá)18MVA可選件: DC母排充電單元

放電單元如果沒有單獨(dú)的VLUCBUINU

INU: InverterUnit逆變單元(3-電平電壓源型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))

相當(dāng)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(gè)INUs并聯(lián)的時(shí)候最大可以達(dá)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(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)WCUWCU:WaterCoolingUnit水冷單元標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為帶有備用泵，為單傳動(dòng)和多傳動(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)和多傳動(dòng)設(shè)計(jì)控制單元具有監(jiān)控整個(gè)傳動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)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(dòng),ActiveRectifierUnit)LSU(2象限傳動(dòng),LineSupplyUnit)CBU(電容器組單元)RBU(制動(dòng)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(gè)ARU(有源整流單元)CBU(電容器組單元)INU(逆變單元)Motor(2臺(tái)異步電機(jī)1臺(tái)同步電機(jī))ACS6000SD/AD

基本電路圖ACS6000

5MVA單傳動(dòng)ACS6105_L12_1a5ACS6000

多傳動(dòng)帶有HP&LPINUsACM6109_L12_1s7_1a7_1a5ACS6000

5MVAINUs多傳動(dòng)ACM6109_A06_1a5_1a5_1a5_1a5ACS6000

7&9MVAINUsACM6209_A12_1s9_1s9_1s9針對9MVA變頻器有12個(gè)大功率半導(dǎo)體器件4象限傳動(dòng)ACS6000

6脈ARU供電電機(jī)模式能量流向發(fā)電機(jī)模式能量流向ACS6000

12脈LSU電源供電電動(dòng)機(jī)模式能量流向2象限傳動(dòng)在有BCU單元（外部電阻）時(shí)制動(dòng)能量最大3MW制動(dòng)能量在有RCU單元（內(nèi)部電阻）時(shí)制動(dòng)能量最大1MWACS6000

帶有ARU供電的多傳動(dòng)在ARU供電時(shí)最多4臺(tái)電機(jī)在LSU供電時(shí)最多5臺(tái)電機(jī)ACS6000

LSU供電的9MVA逆變單元4.9m9MVAACS6000

LSU供電的9MVA單傳動(dòng)LSULineSupplyUnit-di/dt電抗器-三個(gè)堆棧-二極管-保護(hù)晶閘管-冷卻水管ACS6000

帶有TEU/COU的9MVA單傳動(dòng)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(yīng)單元

-AMC3(應(yīng)用及電機(jī)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(dòng)INUInverterUnit-門電源供應(yīng)單元-三個(gè)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(gè)IGCT8二極管

ACS6000

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

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

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

帶有WCU的9MVA單傳動(dòng)WCUWaterCoolingUnit

輔助電源主電源供應(yīng)

輔助電源EMC濾波器-冷卻水泵電機(jī)啟動(dòng)器-兩個(gè)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(gè)水泵-去離子設(shè)備ACS6000

帶有WCU的9MVA單傳動(dòng)ACS6000 ARU帶有IFU的9MVA單傳動(dòng)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(gè)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(lì)磁單元EXU–直接勵(lì)磁或者無刷勵(lì)磁ACS6000

水冷單元ACS6000SD/AD

功率部分在三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，1個(gè)動(dòng)力部分由三個(gè)相模塊組成(NPC原理)無緩沖設(shè)計(jì) -無熔斷絲設(shè)計(jì)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(gè)導(dǎo)向二極管 -2鉗位二極管2中性點(diǎn)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(dǎo)體開關(guān)器件?；诜浅３墒斓腉TO（門極關(guān)斷晶閘管）技術(shù)開發(fā)的IGCT，使變頻器的設(shè)計(jì)從根本上降低了復(fù)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(dǎo)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(yuǎn)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(yīng)用及電機(jī)控制器,AMC3GateUnitsGUGateUnits門單元GU

WCU監(jiān)控充電/放電緊急停車緊急分?jǐn)郙CB控制AI/OS800AI/O變壓器監(jiān)控電機(jī)監(jiān)控合,

運(yùn)行,停止RDY_ON,RDY_REFDI/OS800可選件

ACS6000SD/AD

至上位機(jī)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(shí)時(shí)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(dòng)的控制控制和診斷程序備份和恢復(fù)運(yùn)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(jì)

ACS6000SD/AD

集錦控制 DTC

高動(dòng)態(tài)特性 低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)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(bǔ)償 可調(diào)整 在弱電網(wǎng)時(shí)的解決方案在需要4象限時(shí)的解決方案 LSU供電時(shí)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(gè)INU(RCIGCT)7MVA、9MVA和11MVA

單個(gè)INUs(IGCT和獨(dú)立二極管)14MVA和

18MVA

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

3150V LSU

接法

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

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

(針對同步電機(jī))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(shí)際上，電機(jī)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(jī)和功率因數(shù)大于0.84的異步電機(jī))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(jī) +-1.0異步電機(jī)

依賴于電機(jī)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(dòng))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(shí)最大+40oC使用設(shè)備 水溫,壓力和導(dǎo)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(jì)性能ACS6000SD/AD

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

(標(biāo)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(jī)模型Motormodel轉(zhuǎn)距和磁通比較器Torqueandfluxcomparator3~轉(zhuǎn)距Torque計(jì)算速度Calculatedspeed磁通Flux轉(zhuǎn)距給定

Torquereference速度給定

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