ABB變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu).ppt

1、,變頻器概述,目錄,變頻器的發(fā)展史 變頻器的組成 變頻器的工作原理 更換變頻器所需的工作,變頻器的發(fā)展史,為什么要使用變頻器？ U/F控制 矢量控制 DTC控制,為什么要使用變頻器 說到變頻器，就不能不說交流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樽冾l器必須配合電動(dòng)機(jī)使用，電動(dòng)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(dòng)機(jī)有兩種：一是交流異步電動(dòng)機(jī)，二是交流同步電動(dòng)機(jī)。其中交流異步電動(dòng)機(jī)為最常用的。中國(guó)各類電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量已超過6億KW，交流異步電動(dòng)機(jī)約占90%。,變頻器的發(fā)展史,為什么要使用變頻器 交流異步電動(dòng)機(jī)常用調(diào)速的種類,變頻器的發(fā)展史,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

2、圍廣，效率高，安裝方便， 維護(hù)簡(jiǎn)單。各種特性均優(yōu)于其他調(diào)速方法,U/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。 基頻以下調(diào)速 為充分利用電動(dòng)機(jī)鐵心，發(fā)揮電動(dòng)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(shí)必須同時(shí)降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然而繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，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(shí)定子相電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都較小，定子電阻和漏磁感抗壓降所占的分量相對(duì)較大，電機(jī)的

3、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，稱作低頻補(bǔ)償或轉(zhuǎn)矩提升。 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，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(dòng)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(shí)，啟動(dòng)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(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS510系列,變頻器的發(fā)展史,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(duì)電機(jī)

4、控制參數(shù)的實(shí)時(shí)解耦，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(dòng)機(jī)是一個(gè)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(lì)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(dòng)機(jī)模型就可以等效為一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，從而可象直流電動(dòng)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(duì)可靠性要求不高的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 ABB變頻器對(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS550系列,變頻器的發(fā)展史,DTC控制（直接轉(zhuǎn)矩控制） 上世紀(jì)90年代，由ABB公司出了DTC

5、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(hào)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(jiǎn)單地通過檢測(cè)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(shí)，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(duì)電流的控制，所以不能應(yīng)用在高低高的場(chǎng)合 應(yīng)用：工程型變頻器可以應(yīng)用在任何交流電機(jī)的場(chǎng)合

6、ABB變頻器對(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS800系列,變頻器的發(fā)展史,目錄,變頻器的發(fā)展史 變頻器的組成 變頻器的工作原理 更換變頻器所需的工作,變頻器的組成,ACS800-01-XXXX-3,變頻器的組成,ACS800-04-XXXX-3,ACS800-01和ACS800-04 R2R6機(jī)型的區(qū)別,變頻器的組成,ACS800-01 防護(hù)等級(jí)高，可以直接掛在柜外,ACS800-04，防護(hù)等級(jí)低，需要在柜體內(nèi)安裝,R2R6和R7R8 機(jī)型的區(qū)別,變頻器的組成,R2R6,R7R8,變頻器的組成,變頻器由以下基本單元組成 1。整流單元 2。儲(chǔ)能單元 3。逆變單元 4。制動(dòng)單元 5?？刂茊卧?變頻器的組成-功率單

7、元,整流單元 1。二極管整流 R2-R4 2。二極管+晶閘管整流 R5-R8 3。晶閘管反向并聯(lián)整流四象限 4。IGBT整流四象限,儲(chǔ)能單元 1。電容儲(chǔ)能 2。電感儲(chǔ)能,逆變單元 1。IGBT,變頻器的組成-功率單元,主控板 1-1 RMIO-R2R6 1-2 RDCU-R7，R8,RMIO-01C或RMIO-11C,RDCU-02C或RDCU-12C,RMIO-02C或RMIO-12C,變頻器的組成-控制單元,功率板 2-1。RINT-R2R6,RINT5514-R5,變頻器的組成-控制單元,RINT6611C-R6 （現(xiàn)被RINT5611C組件替代）,功率板 2-2。AINP+AINT+A

8、POW+AGDR-R7，R8,AINP-01C 整流輸入橋,AINT-02C主控制板,APOW-01C電源板,AGDR-71C功率逆變控制板,變頻器的組成-控制單元,+,+,+,=RINT,主電路：完成對(duì)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的變換過程 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。,I/O接口,Port1,Port2,Port3,RMIO,-01,ACS 800-01 電路板的連接。,變頻器的組成-電路板連接圖,主電路：完成對(duì)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的變換過程 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。,ACS 800-04 電路板的連接。,變頻器的組成-電路板連接圖,變頻

9、器的組成-診斷和控制盤接口板 (ADPI),板上有控制盤的連接座，紅色指示燈和綠色指示燈 每個(gè)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) 控制盤即插即用 - 兩個(gè)控制盤不能同時(shí)工作,變頻器的組成-電機(jī)控制和 I/O 板(RMIO-02C或RMIO-12C),+24VDC 電源,2 路用于現(xiàn)場(chǎng)總線的并聯(lián)端口 現(xiàn)場(chǎng)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/O 2 路電流輸入 1 雙極性電壓輸入 2 路電流輸出 AI 電氣隔離,數(shù)字輸入 6 路可編程 1 固定為停車 (啟動(dòng)互鎖) 兩組隔離,

10、+24VDC,3 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,變頻器的組成- ACS800-04主電路板 (AINT),包括傳動(dòng)中的所有的高壓和內(nèi)部測(cè)量元件 自動(dòng)電流測(cè)量比例換算 - 不再需要焊接槽縫 給 AINP 和 AGDR 板 (+ ABRC板)供電 接地故障和短路保護(hù) 可調(diào)整的接地故障電流跳閘極限 接地故障檢測(cè)是基于輸出的三相電流 一種型號(hào)適用于所有 ACS800-04 的型號(hào) AINT-02（C ）,變頻器的組成- ACS800-04 電源板 (APOW),直接給 RMIO 和 AINT 板提供電源 通過AINT板間接給AI

11、NP板提供電源 直接與直流回路連接,變頻器的組成- ACS800-04 輸入橋控制板 (AINP),啟動(dòng)輸入橋的晶閘管 電源來自于 AINT 軟件控制充電過程: 輸入橋啟動(dòng)，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,變頻器的組成- ACS800-04 門極驅(qū)動(dòng)板 (AGDR),直接與 IGBT 模塊相連 門極控制，飽和反饋和溫度檢測(cè)都通過這塊電路板,變頻器的組成- ACS800-04 輸入橋保護(hù)板 (AIBP),針對(duì)瞬變，保護(hù)輸入橋,ACS800 R2R6 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

12、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-結(jié)構(gòu)圖,ACS800 R2R6 硬件分解圖2,變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖,變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖,ACS800 R7R8 外觀圖,AC 電抗器,輔助電源變壓器+熔斷器,控制盤CDP312R,電機(jī)控制和 IO板:RMIO,輸入整流橋+ 壓敏電阻板,制動(dòng)斬波器,直流電容器,電流互感器,冷卻風(fēng)機(jī),散熱器,主電路接口板： RINT,IGBTs + 門極驅(qū)動(dòng)板,EMC板(option),共模濾波器（可選件） 鐵淦氧環(huán)形濾波器,充電電阻,開關(guān)電源板,空氣入口,變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖,X39控制盤電纜

13、插口,I/O 接線端子（可拆卸）,可選模塊接口1,可選模塊接口2,光纖擴(kuò)展模塊接口,R2-R4: 帶轉(zhuǎn)軸的控制盤托架，向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)托架，可見到I/O端子排,控制電纜屏蔽 層接地端子 (360接地）,變頻器的組成-外部附件,變頻器的組成-外部附件,RMBA: RDNA: RLON: RPBA: RCAN: RCNA: RMBP: RETA: RIBA: RAIO: RDIO: RTAC:,Options List,變頻器的組成-外部附件,傳動(dòng)的連接,變頻器的組成-外部附件,變頻器的組成-外部附件,擴(kuò)展模塊的實(shí)際的連接圖,目錄,變頻器的發(fā)展史 變頻器的組成 變頻器的工作原理 更換變頻器所需的工作,變頻器的工作原理,變頻器的工作原理,變頻器的工作原理,目錄,變頻器的發(fā)展史 變頻器的組成 變頻器的工作原理 更換變頻器所需的工作,更換變頻器所需的工作,開箱，確認(rèn)附件齊全，外觀無損壞,上傳參數(shù) 注意： 在下載之前須進(jìn)行上傳； 確認(rèn)目標(biāo)傳動(dòng)單元的程序版本與源傳動(dòng)單元的程序版本相同，參見參數(shù) 33.01 和33.02； 將控制盤從一個(gè)傳動(dòng)單元移開之前，確認(rèn)控制盤處于遠(yuǎn)程控制模式狀態(tài)（可以通過LOC/REM鍵進(jìn)行改變）； 下載之前傳動(dòng)單元必須處于停止?fàn)顟B(tài)。 在上傳之前，每個(gè)傳動(dòng)單元進(jìn)行下列步驟： 設(shè)置電機(jī)參數(shù)； 激活可選設(shè)備的通訊 (參見參數(shù)組 98 OPTION MODULES)； 在上