acs1000产品介绍.ppt

ACS1000中压变频器,产品介绍,ACS1000概述,ACS1000中压变频器是中压市场应用于315-5000kW异步电动机精确速度控制和转矩控制的三电平电压源型变频器,ACS1000的核心特性:IGCT技术直接转矩控制技术(DTC)正弦波输出,ACS1000核心特性,ACS1000空冷型,2000mm(不包括排风口),空冷型电压和功率范围:0.4-2MVA，2.3,3.3和4kV,900mm,3000mm,ACS1000空冷型,控制单元,正弦滤波器电抗,整流桥,冷却风机,直流电容和正弦滤波器电容,逆变器,ACS1000水冷型,900mm,2000mm,4700mm(W2和W3),4200mm(W1),水冷型电压和功率范围:2-6MVA，3.3和4kV,ACS1000水冷型,控制单元,正弦滤波器和直流回路,冷却单元,整流桥和逆变器,正弦滤波器电抗,315,1800,电机电压(kV),2.3,4.0,6.0,3.3,电机功率(kW),5,000,13.8,8.0,6.9,空冷型,水冷型,配置升压变压器,对电机绕组进行改接：星型-三角型,输出电压和功率范围,(6000kVA),ACS1000解决方案,M,主回路断路器,12脉波输入变压器和二极管整流桥组DC回路,DC电容和共模电抗器(可选件)无熔断器设计,采用IGCT作为保护元件采用IGCT半导体元器件的三电平电压源型逆变器(VSI)输出正弦波滤波器,MCB,ACS100012脉波拓扑结构,ACS1000的核心特性-IGCT技术,IGCT:集成门极换流型晶闸管专为中压传动市场的需求设计的,高开关特性，高可靠性导通特性类似于晶闸管开关特性类似于晶体管低的通态损耗和开关损耗,高可靠性(MTBF49.6年)，高效率(98%)和最少的元器件数量(12Inv.IGCTs+2Pro.IGCTs),核心特性IGCT技术,IGCT结合了IGBT的快速开关特性和GTO被证明了的可靠性,快速的开关特性低开关损耗和低通态损耗=高效率一致性开关特性无吸收回路集成门极驱动和续流二极管(ACS1000)=最低元器件数量和最高的可靠性,瞬时开关频率:最高20kHz开关时间(关断):1sdi/dt:最高4kA/msdv/dt:最高10-20kV/msAC阻断电压:最高6kVDC阻断电压:最高3.9kV开关电流:3120A故障率FIT可靠性指标平均无故障时间MTBF=0.95年,3.3/4kV:36HVIGBTs3.1MVA/3.3kV4.0MVA/4.16kV,HV-IGBT的3-电平拓扑结构:3.3kV/4kV,核心特性IGCT技术,=可靠性指标平均无故障时间MTBF可靠性指标平均无故障时间MTBF=16年,ABB3-电平IGCT电压源型变频器ACS1000:2.3/3.3/4.0kV,12逆变IGCTs+2保护IGCTs,标准的交流感应电动机,DC,Link,3-电平电压源型逆变器(VSI),正弦波滤波器,IGCT,集成门极驱动和续流二极管的IGCT,NPCDiode,(中性点钳位二极管),核心特性IGCT技术,=可靠性指标平均无故障时间MTBF49.6年,ACS1000的核心特性-DTC技术,DTC具有25s的控制周期,传统的PWM控制:为避免超速采用窄脉宽列控制由于调节器控制周期为1-3ms,V,f,Frequencyreference,Modu-lator,V/Fratio,AC,Speedcontrol,Torquecontrol,AC,V,f,Torquecontrol,Modu-lator,Speedcontrol,AC,T,矢量控制:需速度反馈由于存在调节器控制周期为1-3ms,DTC原理:转距控制采用单步执行，无需速度反馈25s的控制周期，因而没有超速的危险,核心特性DTC技术,核心特性DTC技术,速度控制PID,REF,转距给定,转距给定调节器,速度给定,触发逻辑开关位置电压电流,=,电机模型,转距和磁通比较器,3,转距,计算速度,磁通,卓越的转距特性,转距阶跃上升时间,DTCFluxvectorOpenloopPWM,100msec.,无需编码器即可实现精确转距控制零速满转距控制直接控制转距，因而不存在误跳闸,核心特性DTC技术,核心特性DTC技术,PWMnoencoder,DCdrivewithencoder,DTCnoencoder,DTCwithencoder,PWMwithencoder,StaticspeederrorDynamicspeederror,1to3%3%sec.,0.01%0.3%sec.,0.01%0.3%sec.,0.1to0.5%0.4%sec.,0.01%0.2%sec.,0,1000,2000,3000,4000,5000,100,150,200,0,500,Torque(Nm),Speed(rpm),Time(msec.),Torque,Speed,DTC控制精度,核心特性DTC技术,最佳启动特性,高启动转距零速满转距应用于传送设备和挤压机自动启动特性即时启动水泵和风机（带脉冲编码器）没有重启动延迟,核心特性DTC技术,掉电跨越,快速响应一次侧电源中断确失电期间系统仍然受控5秒钟掉电跨越能力（起决于负载惯性）带UPS具有更长的掉电跨越能力（起决于负载惯性）,0,5,10,15,20,25,TM,fOUT,UMIN,UDC,Time(sec.),UDC=DCvoltage,UMIN=DCvoltageminimumlimit,fOUT=outputfrequency,TM=motortorque,ACS1000的核心特性-正弦输出滤波器,核心特性正弦输出滤波器,M,MCB,LC低通滤波器，滤波频率为360HZ,核心特性正弦输出滤波器,整流桥,直流回路,变频器,电缆无法承受电机无法承受,电网,电压尖峰脉冲可达20kV/s!共模电压!,整流桥,?,直流回路,变频器,输入变压器,电网,DV/DT-Filter,核心特性正弦输出滤波器,共模电压!=电机需要降容使用标准电缆和电机不能使用,标准电缆和电机,整流桥,?,直流回路,变频器,输入变压器,电网,SineWaveFilter,核心特性正弦输出滤波器,核心特性正弦输出滤波器,THD=0.82%,THD=12.8%,优点：1.电机效率与工频运行相同2.电机无需降容3.对电机绝缘和轴承电流不会产生附加的损耗4.无电压反射5.电机电缆长度无限制6.可采用标准电缆7.不存在EMC问题8.不会增加电机噪音,核心特性正弦输出滤波器,ACS1000的重要特性,标准配置:12脉波输入变压器和二极管整流桥可选配置:24脉波输入变压器和二极管整流桥输入变压器类型:油浸或干式,遵循IEEE519/1992标准总体功率因素:0.95(整个速度范围内为常数)提供短路阻抗提供12脉波相位移输入变压器可安装在户外(有利于制冷)或户内,ACS1000整流变压器,ACS1000冷却系统,空冷型,噪音级别:75dB(A)(集成冷却风机),ACS1000冷却系统,水冷型冷却回路示意图,ACS1000冷却系统,水冷型冷却回路原理图,ACS1000冷却