ABB变频器内部结构

©Companyname-1-01-04-06-变频器概述©Companyname-2目录变频器的发展史变频器的组成变频器的工作原理更换变频器所需的工作©Companyname-3变频器的发展史为什么要使用变频器？U/F控制矢量控制DTC控制©Companyname-4为什么要使用变频器说到变频器，就不能不说交流电动机，因为变频器必须配合电动机使用，电动机被称为“工业的骡马”，支撑着工业的发展，目前较常用的交流电动机有两种：一是交流异步电动机，二是交流同步电动机。其中交流异步电动机为最常用的。中国各类电动机的装机容量已超过6亿KW，交流异步电动机约占90%。变频器的发展史©Companyname-5为什么要使用变频器交流异步电动机常用调速的种类变频器的发展史交流调速方式高效调速低效调速变极调速串极调速变频调速转子串电阻调速定子调压调速电磁离合器调速液力耦合器调速液粘离合器调速电气调速机械调速从上图我们分析比较可以得出以下结论变频调速的特性：调速范围广，效率高，安装方便，维护简单。各种特性均优于其他调速方法©Companyname-6U/F控制方式（压频比控制）上世纪70年代，最初的变频器出现，即U/F控制的变频器是通过改变同步转速的方式进行调速。分为基频以下和基频以上两种情况。基频以下调速为充分利用电动机铁心，发挥电动机产生转矩的能力，在基频下采用恒磁通的控制方式，要保持磁通不变，当频率从额定值向下调节时必须同时降低感应电动势，然而绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子电阻和漏磁感抗压降，用定子相电压来替代，即则得定子相电压/频率=常值低频时定子相电压和感应电动势都较小，定子电阻和漏磁感抗压降所占的分量相对较大，电机的转矩变小，可以人为的抬高定子相电压以补偿定子压降，称作低频补偿或转矩提升。基频以上调速在基频以上调速时，频率升高，而定子电压却不可能超过额定电压，只能保持进线电压，这将使磁通与频率成反比的下降，使电动机工作在弱磁状态，基本上属于“恒功率调速”缺点：在低频时，启动转矩不足应用：一般用于风机，泵等平方转矩负载ABB变频器对应的机型为ACS510系列变频器的发展史©Companyname-7矢量控制（仿真控制）上世纪80年代，由于U/F控制的局限性，发展出了矢量控制模式的变频器矢量控制早在上世纪60年代就已出现，并由Siemens在1972年提出，但真正应用还是在微电子技术发展的80年代控制原理是通过对电机控制参数的实时解耦，实现电机的转矩和磁通控制，达到和直流电机一样的调速特性。众所周知，异步电动机是一个高阶，非线性，强耦合的复杂系统，矢量控制就是通过坐标系的变换，实现定子侧控制量的解耦，把定子电流中的励磁电流分量和转矩电流分量变成标量独立开来，分别进行控制。这样通过坐标系变换重建的电动机模型就可以等效为一台直流电动机，从而可象直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制。缺点：处理速度受中央处理器的运算决定，一般为20~30ms应用：一般用于对可靠性要求不高的恒转矩负载ABB变频器对应的机型为ACS550系列变频器的发展史©Companyname-8DTC控制（直接转矩控制）上世纪90年代，由ABB公司出了DTC控制模式的变频器DTC控制技术于上世纪80年代中期提出，产品成形于90年代中期。最早出现的产品型号是ACS600，经过近10年的发展，现已被ACS800替代。和矢量控制不同，DTC控制摒弃了解耦得思想，取消了旋转坐标系变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬间空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得的差值，实现磁链与转矩的直接控制。这种控制模式和其他控制模式在相同处理器的条件下，DTC模式下的运算处理更快，这意味着在负载转矩变化时，可以更加快速的响应负载转矩的变化。缺点：由于是对电流的控制，所以不能应用在高低高的场合应用：工程型变频器可以应用在任何交流电机的场合ABB变频器对应的机型为ACS800系列变频器的发展史©Companyname-9目录变频器的发展史变频器的组成变频器的工作原理更换变频器所需的工作©Companyname-10变频器的组成ACS800-01-XXXX-3©Companyname-11变频器的组成ACS800-04-XXXX-3©Companyname-12ACS800-01和ACS800-04R2~R6机型的区别变频器的组成ACS800-01ACS800-04©Companyname-13R2~R6和R7~R8机型的区别变频器的组成R2~R6R7~R8©Companyname-14变频器的组成变频器由以下基本单元组成1。整流单元2。储能单元3。逆变单元4。制动单元5。控制单元©Companyname-15变频器的组成----功率单元整流单元1。二极管整流2。二极管+晶闸管整流3。晶闸管反向并联整流4。IGBT整流©Companyname-16储能单元1。电容储能2。电感储能逆变单元1。IGBT变频器的组成----功率单元©Companyname-17主控板1-1RMIO-----R2~R61-2RDCU-----R7，R8RMIO-01C或RMIO-11CRDCU-02C或RDCU-12CRMIO-02C或RMIO-12C变频器的组成----控制单元©Companyname-18功率板2-1。RINT----R2~R6RINT5514---R5变频器的组成----控制单元RINT6611C----R6（现被RINT5611C组件替代）©Companyname-19功率板2-2。AINP+AINT+APOW+AGDR-------R7，R8AINP-01CAINT-02CAPOW-01CAGDR-71C变频器的组成----控制单元+++=RINT©Companyname-20主电路：完成对电机提供驱动功率的变换过程电路板:控制电路完成计算，通讯，数据采集和电机控制等功能。I/O接口Port1Port2Port3RMIO-01ACS800-01电路板的连接。变频器的组成----电路板连接图©Companyname-21TMRMIOAINTExternaloptionmodulesOptionmodulesUVWOptionmodules+24VRDCOoptionACS800-04Pulseencoder,Fieldbus,ExtendedI/OCDP312RFAN~230+-Ch3Ch2Ch1Ch0APOWAGDRAINPAIBPADPI+24V主电路：完成对电机提供驱动功率的变换过程电路板:控制电路完成计算，通讯，数据采集和电机控制等功能。ACS800-04电路板的连接。变频器的组成----电路板连接图©Companyname-22变频器的组成----诊断和控制盘接口板(ADPI)板上有控制盘的连接座，红色指示灯和绿色指示灯每个模块可以并联两块这样的电路板(用于平板式安装和书架式安装)控制盘即插即用-两个控制盘不能同时工作©Companyname-23变频器的组成----电机控制和I/O板(RMIO-02C或RMIO-12C)+24VDC电源2路用于现场总线的并联端口•现场总线•I/O扩展•脉冲编码器•新的可选件系列PPCC-link=串口通讯与AINT通讯:光纤连接控制盘连接器模拟I/O•2路电流输入•1双极性电压输入•2路电流输出•AI电气隔离数字输入•6路可编程•1固定为停车(启动互锁)•两组隔离+24VDC3可编程继电器输出DDCS适配器连接器DDCS适配器带4路通道•PC连接•主从通讯•‘老版可选件©Companyname-24变频器的组成----ACS800-04主电路板(AINT)包括传动中的所有的高压和内部测量元件自动电流测量比例换算-不再需要焊接槽缝给AINP和AGDR板(+ABRC板)供电接地故障和短路保护可调整的接地故障电流跳闸极限接地故障检测是基于输出的三相电流一种型号适用于所有ACS800-04的型号AINT-02（C）©Companyname-25变频器的组成----ACS800-04电源板(APOW)直接给RMIO和AINT板提供电源通过AINT板间接给AINP板提供电源直接与直流回路连接©Companyname-26变频器的组成----ACS800-04输入桥控制板(AINP)启动输入桥的晶闸管电源来自于AINT软件控制充电过程:输入桥启动，当直流母线电压达到0.7*1.35*380V并且电压上升的变化率0.01*UN/10ms©Companyname-27变频器的组成----ACS800-04门极驱动板(AGDR)直接与IGBT模块相连门极控制，饱和反馈和温度检测都通过这块电路板©Companyname-28变频器的组成----ACS800-04输入桥保护板(AIBP)针对瞬变，保护输入桥©Companyname-29ACS800R2~R6硬件分解图1控制盘支架外壳骨架控制盘防护盖可选的适配器组件接地板控制和I/O板EMC滤波板功率板直流电抗散热片功率半导体接线盒支撑扳风机变频器的组成----结构图©Companyname-30控制盘塑料防护罩控制盘支架可选外部组件•外部通讯适配器•数字模拟量扩展模块•脉冲编码器接口•DDCS适配器塑料外壳电机控制和外部I/0端子功率板电抗和其他主电路组件主框架和散热片风机接线盒EMC板（可选）+SeparateCoverforIP55(option)+InternalBrakingChopper(option)ACS800R2~R6硬件分解图2变频器的组成----结构图©Companyname-31SlotsforcablesgoingtotheRMIOboardintheRDCUunit.Thecablesarewoundonthetopofthemodule.控制电缆线，去RMIO板（位于RDCU单元）进线电缆接线端Inputcableterminals紧固点Fasteningpoints模块前盖Frontcover低位置接线孔Threeadditionalholesforfasteningthecableterminalplatetoalowerpositionorforconnectingcablelugs基座Pedestal紧固支架Fasteningbracket紧固点Fasteningpoints电机电缆接线端Motorcableterminals接地电缆接线端PEterminal备用电缆接线端Alternateoutputcableterminals制动斩波器接线端BrakechopperandintermediatecircuitDCbusterminals变频器的组成----结构图ACS800R7~R8外观图©Companyname-32AC电抗器辅助电源变压器+熔断器控制盘CDP312R电机控制和IO板:RMIO输入整流桥+压敏电阻板制动斩波器直流电容器电流互感器冷却风机散热器主电路接口板：RINTIGBTs+门极驱动板EMC板(option)共模滤波器（可选件）铁淦氧环形滤波器充电电阻开关电源板空气入口变频器的组成----结构图©Companyname-33X39控制盘电缆插口I/O接线端子（可拆卸）可选模块接口1可选模块接口2光纤扩展模块接口R2-R4:带转轴的控制盘托架，向左侧转动托架，可见到I/O端子排控制电缆屏蔽层接地端子(360˚接地）变频器的组成----外部附件©Companyname-34RDCO-01:RDCO-02:RDCO-03:10MB5MB10MB10MB5MB5MB10MB10MB5MB5MB5MB5MBCH0CH1CH2CH3RMBA:RDNA:RLON:RPBA:RCAN:RCNA:RMBP:RETA:RIBA:RAIO:RDIO:RTAC:MODBUS通讯协议适配器DEV