ABB变频器(培训资料)3

ACS800MultidriveIGBTSupplyUnitACS800多传动ISUZhangGang2005/06/21ACS800MDISU-2Internaluseonly!IGBTSupplyUnit(ISU)IGBT整流单元ACS800MDISU-3Internaluseonly!ACICUConverterRMIOISU1L1242rpmISPEED1242rpmCURRENT76ATORQUE86%FilterunitFIUDCIGBTSupplyUnit(ISU)IGBT整流单元ACS800MDISU-4Internaluseonly!ISUBlockDiagramISU框图Chargingcircuit充电回路LCLfilterLCL滤波器LineConverter电源侧变流器ACS800MDISU-5Internaluseonly!IGBTPowerSwitchesIGBT功率开关器件ACS800MultiDriveHardwareACS800多传动硬件InputFilter输入侧滤波器DTCBasedControl基于DTC技术的控制PowerRating70-5450kVA功率范围70～5450kVACoreTechnology核心技术ACS800MDISU-6Internaluseonly!MainSwitch主回路开关Thecabinet(1/3)contains辅助控制柜和输入柜Circuitbreakerorcontactor断路器或接触器Disconnector(ifnotwithdrawablecircuitbreaker)隔离开关（如果不使用可抽出的断路器）Auxiliarypowerdistribution辅助电源配电Optionslikeemergencystopcircuits急停电路等可选件ACS800MDISU-7Internaluseonly!LCLFilterLCL滤波器Thecabinet(2/3)containsLCL滤波器:Filter(LCL)forbufferingswitchingfrequencyfromnet.LCL滤波器用于隔离高频开关频率进入电网VentilatorforfilterLCL滤波器风道ACS800MDISU-8Internaluseonly!IGBTSupplyModuleIGBT整流模块Thecabinet(3/3)containsIGBT整流:RegenerativeIGBTconverterforsupplyingDCpower.Theconverterishardwarecompatiblewithmotorinverters可回馈IGBT整流器提供直流能量。IGBT整流器与电机侧逆变器硬件兼容。Ultrafast(25microsecond)controlforDCvoltageandgivessupremevoltagedipimmunity快速（25微秒）的直流电压控制提供完美无波动的直流电压。InverterventilatorsIGBT整流模块风道。ACS800MDISU-9Internaluseonly!IGBTSupplyModuleIGBT整流模块ACS800MDISU-10Internaluseonly!Powerratings功率等级RegenerativeoperationbyselfcommutatingIGBTbridge通过自换向IGBT桥实现能量回馈440,460,500V525,575,660,690V100-2490kVA100-2960kVA70-5450kVA380,400,415VACS800MDISU-11Internaluseonly!400VIGBTSupplyUnits400VIGBT整流单元ACS800MDISU-12Internaluseonly!500VIGBTSupplyUnits500VIGBT整流单元ACS800MDISU-13Internaluseonly!690VIGBTSupplyUnits690VIGBT整流单元ACS800MDISU-14Internaluseonly!R6i-4xR8iISU模块产品供货情况介绍从60kVA到1840kVA,400V,500V和690V和电机侧相同的逆变器模块只有一种模块规格用于60到140kVA只有一种模块规格用于170到1840kVA独立单元需要外部充电电路LCL-滤波器是独立落地式带轮子的单元(R8i)辅助控制电路可以通过I/O或现场总线控制外部I/O和控制(RDCU-02)易于服务和维护与电机侧相同的逆变器模块和控制部分--更少的备件插接式连接端子(R8i+LCL滤波器)主要的元件可以从一个方向更换可以通过控制盘或DriveWindow调试ACS800MDISU-15Internaluseonly!优越的低谐波性能DTC和LCL滤波器一起--谐波小•LCL滤波器去除高频和中频谐波(高于1kHz)•基于DTC技术的进线侧逆变器去除低频谐波(1kHz以下)•结果:性能远远优于多脉波二极管整流器MLCL滤波器进线侧逆变器(整流桥)电机侧逆变器电机ACS800MDISU-16Internaluseonly!R6i,R7i和4xR8iISU模块+LCL滤波器R6i,R7iR8i170-1840kVA380V--690V70-140kVA380V--690VLCL-滤波器用于R8i-4xR8iACS800MDISU-17Internaluseonly!IGBT供电单元:结构ISU供电单元:R8i-12xR8i+LCLISU模块是一种尺寸装有轮子和插接式连接器LCL模块是一种尺寸装有轮子两种柜体形式:600mm宽,1xISU/R8i+1xLCL(小型号)800mm宽,2xISU/R8i+1xLCL(大型号)ACS800MDISU-18Internaluseonly!ABB多传动:LCL正弦波滤波模块进线侧电抗器电容器逆变器侧电抗器ACS800MDISU-19Internaluseonly!ABB多传动:LCL正弦波滤波模块ACS800MDISU-20Internaluseonly!n×LCL＋m×R8iQuickConnectorKITsLCL＋R8iLCL＋2×R8iLCL＋2×R8iRITTAL2×LCL＋3×R8i2×LCL＋3×R8iRITTALALCL_1X_XQuickConnectorKITACS800MDISU-21Internaluseonly!RITTALTS8example/R8iassemblykitsl=Mountingkit=PlugconnectorkitACS800MDISU-22Internaluseonly!ACS800MDISU-23Internaluseonly!ACS800MDISU-24Internaluseonly!ISU的基本原理ISU的基本原理通过一个交流电抗器的等效电路和矢量图的来表述。这里：____电动___发电U1电网电压矢量U2变频器电压矢量UL交流电抗器电压矢量y1电网磁通矢量y2变频器磁通矢量yL交流电抗器磁通矢量d功率转换角ACS800MDISU-25Internaluseonly!ISU的基本原理ISU的主要功能是控制电网和直流母线之间的能量转换。交流电抗器的使用目的(电抗的表达式X=jwL)是平波以及给开关式供电单元工作做能量储存。在电网和ISU之间的能量转换方程如下所示：仅当在两个电压矢量之间存在角度差时，传递有功功率。无功功率的传递方程如下所示意：ACS800MDISU-26Internaluseonly!ISU的基本原理为了得到所需的幅值和有功无功的流向，必须控制变频器的电压矢量幅值及其相位d(相对线电压矢量)。通过保持电缆和传动设备之间的功率(能量)平衡，对直流母线电压进行控制。相角符号决定了功率流向,这样，ISU既能够从电网获取能量，也能发出能量返回电网。为了在对应的输出电压等级实现COS=1.0通过设置磁通的大小，来控制交流输入电压。对ISU进行控制必须测量直流母线电压和两个线电流。定子磁通（ISU电压矢量的积分）的计算是通过对电压矢量（用来产生ISU的输出电压）积分得到的，这是因为电网上存在的电压可以认为是由绕组的旋转磁场所产生的。每个绕组是线电压的一相。绕组上的电压能用下面的公式来表达：ACS800MDISU-27Internaluseonly!ISU的基本原理ISU所产生的实际转矩是通过磁通和电流的矢量积计算得到的：功率是由转矩和角速度的乘积得到的，这样，ISU既能够从电网获取能量，也能发出能量返回电网：P=wT如果电网的频率是一个常量，那么功率就直接和转矩成正比。通过控制转矩，在ISU和电网之间所传送的功率就可以设置成某个值，从而保证直流环节电压的稳定。这些基本条件就使得通过磁通和转矩实现直接转矩控制。ACS800MDISU-28Internaluseonly!DTCAppliedtoLineConverterDIRECTTORQUECONTROL=DIRECTPOWERCONTROL直接转矩控制＝直接功率控制THEVOLTAGEATNETWORKISGENERATEDBYTHEFLUX通过磁通控制电网侧电压THEPOWERCANBEINTERPRETEDDIRECTLYTOTORQUE功率与转矩具有直接对应的关系UddtllPTilcwwDTC整流技术ACS800MDISU-29Internaluseonly!DTCControlloopDTC控制环ACS800MDISU-30Internaluseonly!Controlsamplitudeofflux(=voltage)andtorque(=power)控制磁通（＝电压）与转矩幅值（＝功率）sr34UU5U6U2U1UxyrotationdirectionsHysteresisControl滞环控制ACS800MDISU-31Internaluseonly!LoadStep负载阶跃MaingoalistostabilizedcvoltageLoadstepof40kW(Pnom=50kW)主要目标为稳定的直流电压负载阶跃为40kW(Pnom=50kW)ACS800MDISU-32Internaluseonly!CurrentWaveform电流波形SMALLHARMONICCONTENTS(THD5%)低谐波含量（THD5%)ACS800MDISU-33Internaluseonly!PowerFactorcontrol功率因数控制ACS800MDISU-34Internaluseonly!Harmonicalcomponents谐波成分Spectrumcomponentsofthelineconverter整流器频谱图ACS800MDISU-35Internaluseonly!DCreferencechange改变直流电压给定值ACS800MDISU-36Internaluseonly!DCvoltagecontroller直流电压控制器DIRECTTORQUEandFLUXHYSTERESISCONTROLCONTROLTORQUE_ACTHYSTERESISTORQUE_REFDCVOLTAGEDC_ACTDC_REFTORQUE_ACTNONLINEARPDACS800MDISU-37Internaluseonly!DCvoltagecontroller直流电压控制器ACS800MDISU-38Internaluseonly!Technology,NewLCL-filter新型LCL滤波器Twothree-phasecommonmodereactorsinseries两个三相共模电抗器串联aluminiumfoilwindings铝箔绕组lowlosscorematerial低损耗铁芯材料Delta-connect