ACS培訓的實用學習課件

ACS培訓的實用學習課件第1頁/共63頁簡介概述ACS6000傳動模式和應用ACS6000傳動關鍵技術ACS6000傳動配置和硬件ACS6000模塊描述ACS6000控制系統(tǒng)

第2頁/共63頁概述

一.ACS6000是專用于兆瓦級應用場合的模塊化中壓傳動。1.最優(yōu)的性能2.高效率3.無與倫比的利用率第3頁/共63頁概述二.ACS6000傳動的應用領域ACS6000變速傳動的功率范圍從3MVA至33MVA，輸出頻率從0至75Hz。

適用于：

船舶業(yè)；石油和天然氣工業(yè)；冶金和采礦業(yè)；一般工業(yè)領域第4頁/共63頁概述三.模塊化設計

ACS6000是作為一組模塊來設計的。這些模塊根據(jù)所需的輸出功率，電機配置和工藝需求進行配置

·單電機傳動用于同步電機或異步電機·多電機傳動用于多臺同步電機、多臺異步電機或它們二者的組合第5頁/共63頁概述·冗余傳動用于雙繞組電機·孿生（TWINS)傳動用于由變頻器向繞組兩端供電的電機。第6頁/共63頁概述ACS6000的模塊：ARU

COUWCUCBUEXUINU第7頁/共63頁關鍵技術四.關鍵技術：一.DTC直接轉距控制在中壓傳動領域實現(xiàn)高精度的轉距和速度控制。

DTC控制理論：·轉矩響應時間比傳統(tǒng)的磁通向量控制或脈沖寬度調(diào)制的控制方式快10倍?！ぷ钚〉霓D矩紋波·精確的靜態(tài)速度和轉矩控制第8頁/共63頁關鍵技術

DTC原理：直接轉矩控制（DTC）是交流傳動方面獨一無二的電機控制方式。逆變器的導通與關斷由電機的核心變量磁通和轉矩直接控制。每25μs將測量的電機電流值和直流回路電壓值輸入到一個自適應的電機模型，并精確的計算出電機轉矩和磁通。磁通和轉矩比較器把實際值與磁通和轉矩控制器計算的給定值進行比較。根據(jù)磁滯控制器的輸出，每50μs由最優(yōu)的開關邏邏輯控制器直接決定最優(yōu)的開關位置。

在傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制方式中，逆變器的開關根據(jù)預設的模式執(zhí)行而不管是否需要，這導致它的較慢響應。

第9頁/共63頁異步電機DCT第10頁/共63頁同步電機DCT第11頁/共63頁關鍵技術典型的轉矩階躍響應時間DCT1…2msPMW10…20ms第12頁/共63頁DCT控制矢量控制逆變器的開關直接由電機的核心變量磁通和轉矩控制逆變器的開關基于產(chǎn)生電流分量的磁場和轉矩的獨立控制。每個逆變器的開關過程單獨確定（每50μs）逆變器的開關基于施加給脈寬調(diào)制器的平均給定，導致響應延遲和不必要的開關動作在70％轉速時，轉矩階躍時間少于3ms轉矩階躍時間閉環(huán)：10至20ms無傳感器：100至200ms第13頁/共63頁關鍵技術二.IGCT集成化門極換流晶閘管IGCT是專為中壓變頻器開發(fā)的功率半導體開關器件?；诔墒斓腉TO（門極關斷晶閘管）技術開發(fā)的IGCT，使變頻器的設計從根本上降低了復雜程度，提高了效率和可靠性。IGCT集IGBT（絕緣門極雙極性晶體管）的高速開關特性和GTO（門極關斷晶閘管）的高阻斷電壓和低導通損耗特性于一體。第14頁/共63頁關鍵技術第15頁/共63頁關鍵技術IGCT技術與GTO和IGBT的比較第16頁/共63頁配置和硬件ACS6000是基于模塊化的兆瓦級中壓交流傳動產(chǎn)品。每一模塊都包含一功能單元（例如LSU、ARU、INU和WCU）并組成了柜體的一部分。對某一具體的應用，通過模塊的組合設計，以最省的工程計劃即可實現(xiàn)最優(yōu)化的配置。第17頁/共63頁配置和硬件第18頁/共63頁配置和硬件第19頁/共63頁模塊描述一.有源整流單元（ARU）

有源整流單元將電網(wǎng)交流電整為直流，并給直流電容充電。它是4象限運行的自換相，6脈沖，3級整流器。第20頁/共63頁模塊描述主要元器件

相模塊：每相模塊由集成門極換流晶閘管IGCT，二極管和鉗位電容組成。第21頁/共63頁模塊描述·門極供電單元（GUSP）：獨立的門極供電單元為IGCT提供能源?！ゃQ位電路：di/dt電抗器限制電路中的電流變化率。箝位二極管作為di/dt電抗器的續(xù)流二極管。·EMC濾波器：EMC濾波器防止變壓器二次側的電壓突變（電壓變化率限制在1.7kV/μs）?！そ涌诎澹↖NT）：接口板作為與COU單元的控制系統(tǒng)進行通訊的前置電路。接口板與控制系統(tǒng)通過光纖進行數(shù)據(jù)交換。接口板包括脈沖觸發(fā)邏輯功能和快速保護功能。觸發(fā)信號是通過光纖傳輸至IGCT的?！た焖俣搪窓z測（FSCD）：快速短路檢測板檢測主功率回路是否發(fā)生短路?！た癸柡驮O備（ASE）：抗飽和設備防止變壓器進入飽和狀態(tài)?！る妷弘娏鳈z測板：直流電壓由高壓分配板（HVD）測量。測量出的信號和來自交流電流互感器的信號，在電流電壓測量接口板（CVMI）上被轉換成數(shù)字信號，并通過光纖傳輸?shù)浇涌诎澹↖NT）。

第22頁/共63頁模塊描述ARU局部控制和監(jiān)視設備ARU電路圖第23頁/共63頁模塊描述二.逆變單元（INU）逆變單元將直流電壓轉變?yōu)榻涣麟妷候寗与姍C。逆變單元允許四象限運行。INU是自換流、6-脈波和3-電平電壓型逆變器。除抗飽和設備僅用于有源整流單元之外，逆變單元和有源整流單元的布局和元器件完全相同。第24頁/共63頁模塊描述第25頁/共63頁模塊描述三.電容組單元（CBU）電容組單元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?！る娙萜鳎弘娙萜魇撬湫偷??！こ潆娀芈罚涸谧冾l器和主電網(wǎng)接通之前，充電回路對電容器進行充電。避免主回路斷路器閉合時產(chǎn)生過大的浪涌電流。充電回路包括一個輔助變壓器和一個小容量的二極管整流器。

·接地開關：接地開關提供變頻器接地功能。只有在直流回路電容器放電完畢后，接地開關才能閉合。第26頁/共63頁第27頁/共63頁模塊描述第28頁/共63頁模塊描述三.終端單元（TEU）主電源和電機功率電纜連接到端子上。電纜可以從柜體頂部或底部進線。第29頁/共63頁模塊描述四.控制單元（COU）控制單元具有監(jiān)控整個傳動系統(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。第30頁/共63頁模塊描述第31頁/共63頁模塊描述主要元器件：

·AMC3控制器：AMC3控制器是用于電機逆變控制和整流控制的數(shù)字信號處理系統(tǒng)。第32頁/共63頁模塊說明·S800I/O模塊：和變頻器相關的硬件I/O信號通過標準的S800模塊連接到AMC3控制器。

第33頁/共63頁·編碼器模塊：可選的速度編碼器和位置編碼器可以連接到控制單元。第34頁/共63頁模塊描述·CDP312控制盤：CDP312控制盤是用于本地操作的基本用戶界面。

第35頁/共63頁五.水冷單元（WCU）水冷單元向主回路功率元器件提供內(nèi)循環(huán)冷卻水。將功率元器件產(chǎn)生的熱量與外循環(huán)冷卻水進行熱交換，并對內(nèi)循環(huán)冷卻水進行不斷的凈化。另外，柜體內(nèi)自然空氣交換也參與系統(tǒng)的冷卻。第36頁/共63頁第37頁/共63頁模塊描述主要元器件：·水泵：水冷單元配有兩臺水泵，一用一備。備用泵可以在變頻器運行過程進行維護。兩臺泵定時進行運行模式和備用模式的自動切換?！峤粨Q器：水-水熱交換器在內(nèi)循環(huán)去離子水和外循環(huán)冷卻水之間進行熱交換?！に|處理回路：樹脂離子交換器·控制和監(jiān)視儀表對內(nèi)循環(huán)去離子水的溫度、壓力和電導率進行監(jiān)控。第38頁/共63頁模塊描述六.電壓限幅單元（VLU）電壓限幅單元在過壓情況下，可以實時地對直流回路電容進行放電，降至額定電壓水平。電壓限制單元包括一組鑄件功率電阻，由IGCT來控制投入和切除。電壓限幅單元用于轉矩要求精度很高地動態(tài)應用場合第39頁/共63頁第40頁/共63頁模塊描述主要元器件：

·電阻：電阻通過軟件熱模型保護以防過載?！GCTs、二極管和吸收電路組成VLU組·能量吸收回路·VLU短路檢測（VLSCD）：基于VLSCD反饋信號，檢測IGCT是否正確觸發(fā)。第41頁/共63頁模塊描述七.勵磁單元（EXU）提供同步電機所需的勵磁電源第42頁/共63頁模塊描述第43頁/共63頁模塊描述主要元器件：

·帶熔斷器的變流器直接勵磁：勵磁變流器是一個標準6-脈波晶閘管整流橋。每個橋臂由串聯(lián)的熔斷器和帶阻容吸收回路的晶閘管組成?！ばD支架：勵磁單元的所有控制板都安裝在旋轉支架上。交流功率控制器運行在電流控制模式。變流控制板（CCB）根據(jù)AMC3控制板的電流給定控制勵磁電流。

·輸入端子和輸入接觸器：輸入接觸器把勵磁單元和供電網(wǎng)絡隔離開。在欠載的情況下必須不能動作。因此在勵磁變壓器的一次側必須配置斷路器。第44頁/共63頁模塊描述

·監(jiān)測系統(tǒng)：為了檢測勵磁電路包括變壓器二次測和電機的接地故障，在直接勵磁方式中需要采用一個帶絕緣電阻的監(jiān)測設備。

·保護設備：勵磁單元通過交流輸入側的壓敏電阻實現(xiàn)過壓保護。另外，直接勵磁變流器的輸出配置晶閘管短路保護電路以防電機磁場繞組過壓。第45頁/共63頁控制系統(tǒng)一.控制系統(tǒng)結構第46頁/共63頁控制系統(tǒng)二.AMC3控制器AMC3主控板是控制系統(tǒng)的核心。

AMC3控制器配有2個PPCS和8個DDCS光纖通道由于和下列設備通訊：·過程控制器（通過高級或現(xiàn)場總線適配器）·I/O設備·變流器和勵磁控制接口·軟件工具接口PPCS和DDCS是專為光纖通訊設計的串行通訊協(xié)議。RS-485接口可以連接CDP312控制盤有源整流單元和逆變單元分別由單獨的AMC3控制。第47頁/共63頁控制系統(tǒng)三.控制系統(tǒng)硬件拓撲·逆變單元控制控制單元中有一個AMC3主控板用于逆變器的控制。光纖直接連接至逆變模塊?！畲艈卧刂苿畲艈卧碾娏鹘o定由逆變單元的AMC3主控板提供。勵磁電流控制器在CCB控制器中實現(xiàn)。光纖直接連接至勵磁模塊（勵磁單元僅用于同步電機）。第48頁/共63頁控制系統(tǒng)

·有源整流單元控制

1，如果ACS6000配置有源整流單元，則有源整流單元的控制和逆變單元的控制是獨立的，但二者的硬件基本是相同的。一個有源整流單元和一個逆變單元的基本配置中，使用兩塊獨立的AMC3主控板：一個用于整流及相應通訊的控制，另一個用于逆變單元的控制。

第49頁/共63頁控制系統(tǒng)2，多傳動系統(tǒng)需要額外的控制單元。第50頁/共63頁控制系統(tǒng)3，帶多個逆變模塊的單傳動系統(tǒng)，只需要一個AMC3控制板

第51頁/共63頁控制系統(tǒng)

·PPCS光纖分配器給同一臺電機供電的多個并聯(lián)逆變模塊由一個AMC3控制板控制。控制信號由PPCS光纖分配器分配至每一個模塊。另一個AMC3控制板和PPCS光纖分配器用于控制多個并聯(lián)的有源整流單元。第52頁/共63頁控制系統(tǒng)四.控制系統(tǒng)軟件第53頁/共63頁控制系