1、 ABB Industrie AG-1 01-05-14 -ABBACS 6000通用型技术介绍通用型技术介绍 ABB Industrie AG -2 ABBACS 6000 SD/AD ACS6000中压交流传动介绍中压交流传动介绍 ABB Industrie AG -3 ABB应用领域应用领域船舶业船舶业 石油和天然气工业石油和天然气工业 主推进系统主推进系统 压缩机压缩机 辅推进系统辅推进系统 泵泵冶金和采矿业冶金和采矿业 一般工业领域一般工业领域 轧机轧机 可变速的风机和泵可变速的风机和泵 矿井提升机矿井提升机 抽水蓄能传动抽水蓄能传动 传送带传送带 挤压机和矿石研磨机挤压机和矿石研磨
2、机 ABB Industrie AG -4 ABBCommonDC-BusLine supply1.2ARU or LSUMotor supply1 motorCOU LSU#1 CBU基本拓扑结构基本拓扑结构 SMINU#1WCU EXU ABB Industrie AG -5 ABBLine supplyARU/LSU 1.2 unitsMotor supply24(5)motorsCommonDC-BusCOU ARU#1ARU#2CBUASMINU#1ASMINU#2基本拓扑结构基本拓扑结构ASMINU#3SMINU#4WCU EXU ABB Industrie AG -6 ABBAC
3、S 6000 标准的模块化设计标准的模块化设计 逆变单元逆变单元ARU EXULSU COUWCUCBUINU动力存储ACS6000基本模块基本模块针对电源、针对电源、冷却系统冷却系统和控制系和控制系统预先定统预先定义好的界义好的界面连接面连接DTCIM ACS 6000AD SM ACS 6000SD PM ACS 6000PM ABB Industrie AG -7 ABBARU ARU:Active Rectifier Unit有源整流单元(内装 IGCT)针对 4 象限操作和较差的电网额定功率:3,5,7、9 and 11 MW 功率模块这几种规格的电气参数不同。但3MW与5MW；7、
4、9和11MW机械尺寸是完全相同的功率因数:+/-1.0(可调整)控 制:最优化的脉冲数可 选 件:集成的EMC滤波器(如果 IRU,Input Reactor Unit,未用时)LSU LSU:Line Supply Unit线性供电单元(12 脉)2 象限应用额定功率:7,9 and 14 MVA 功率模块功率因数:0.95 在整个速度区间内 并 联:24脉连接（取决于变压器接线方式）在使用分离的RBU(Resistor Braking Unit)时具有制动能力ACS 6000 标准的模块化设计标准的模块化设计 ABB Industrie AG -8 ABBCBU:Capacitor Ban
5、k Unit电容器组单元电容器组单元 为单传动和多传动而设计用来平滑中间直流回路电压，并将整流器和逆变器解耦。电容组单元包括直流回路电容 器、充电回路和接地开关。功率:800mm 最高可达 9MVA两个柜子相连可达 18MVA可选件:DC母排充电单元 放电单元如果没有单独的 VLU CBUINU INU:Inverter Unit逆变单元(3-电平电压源型拓扑结构)相当于相当于IGCT和集成和集成di/dt的滤波器额定功率:3,5,7,9和11 MVA 功率模块 在两个INUs并联的时候最大可以达到22MVA控制方式:DTC(直接转矩控制)尺寸:9&7&11 MVA 2100mm(INU+CO
6、U+TEU)3&5 MVA 1400mm(INU+COU+TEU)ACS 6000 标准的模块化设计标准的模块化设计 ABB Industrie AG -9 ABBWCUWCU:Water Cooling Unit水冷单元水冷单元标准设置为带有备用泵，为单传动和多传动设计WCU 型号:内部流量(l/min)船舶/工业 适用单元029800mm290l/minpressured1LSU+1INU052800mm520l/minpressured2LSUs+2INUs0801600mm800l/minno pressured4 INUs/ARUs1062000mm1060l/minno press
7、ured5 INUs/ARUs1202000mm1200l/minno pressured6 INUs/ARUsCOUCOU:Control Unit控制单元控制单元-控制单元安装在面板后面的TEU内的摇门上-为单传动和多传动设计控制单元具有监控整个传动系统和冷却系统的功能。它包括与上位控制的接口和本地控制的接口。ACS 6000 标准的模块化设计标准的模块化设计 ABB Industrie AG -10 ABBACS 6000 SD/AD冷却方法冷却方法 带有去离子水的封闭式冷却系统带有去离子水的封闭式冷却系统 带有水带有水/水热交换器水热交换器外部冷却水外部冷却水 符合要求的自来水符合要求
8、的自来水外部冷却水流量外部冷却水流量 250300 l/min 外部冷却水压力外部冷却水压力 在在2和和5bar之间之间,中间压差不超过中间压差不超过1.5 bar外部冷却水温度外部冷却水温度 最低最低+10 oC,最高最高+32 oC(降容降容)在降容时最大在降容时最大+40 oC使用设备使用设备 水温水温,压力和导电率测量装置压力和导电率测量装置(连接在变频器控制单元连接在变频器控制单元)ARUCBUINUWCUEXUCOU ABB Industrie AG -11 ABBACS 6000 带有带有TEU/COU的的9MVA单传动单传动TEU&COU终端接线单元&控制单元t-控制部分在旋转
9、支架内-S800 I/O 模块-安全继电器(E_OFF&E_STOP)-AC(DC)/DC 电源供应单元-AMC3(应用及电机控制器)-充电继电器-辅助电源备份电容-辅助电源变压器 ABB Industrie AG -12 ABBACS 6000 带有带有INU 9MVA的单传动的单传动INUInverter Unit-门电源供应单元-三个相模块-水冷部分,-输出-输入-EMC滤波(du/dt)-输出母排相模块相模块-水冷管路 输出 输入-功率部分快速接头相模块相模块-冷却部件-4个IGCT-8 二极管 ABB Industrie AG -13 ABBACS 6000 带有带有CBU的的9MV
10、A单传动单传动CBU电容器组单元-水冷电容-针对9MVA为6个-充电变压器-母排+,NP,-ABB Industrie AG -14 ABBACS 6000 带有带有WCU的的9MVA单传动单传动WCU Water Cooling Unit-辅助电源主电源供应-辅助电源EMC滤波器-冷却水泵电机启动器-两个水冷泵-WCU 相关的控制I/O-可选I/O接口 可选AC80控制器 ABB Industrie AG -15 ABBWCUWater Cooling Unit-热交换器-两个水泵-去离子设备ACS 6000 带有带有WCU的的9MVA单传动单传动 ABB Industrie AG -16
11、ABBACS 6000 ARU带有带有IFU的的9MVA单传动单传动IFU输入滤波单元Input Filter Unit-水冷-过滤器指示器-阻尼电阻-滤波电容器-退耦指示器 ABB Industrie AG -17 ABBACS 6000 终端接线单元终端接线单元TEU 控制屏控制屏 ABB Industrie AG -18 ABBACS 6000 励磁单元励磁单元EXU 直接励磁或者无刷励磁直接励磁或者无刷励磁 ABB Industrie AG -19 ABBACS 6000 SD/AD IGCT91 mm wafer/85 mm pole-piecen集成化门极换流晶闸管IGCT是专为中
12、压变频器开发的功率半导体开关器件。基于非常成熟的GTO（门极关断晶闸管）技术开发的IGCT，使变频器的设计从根本上降低了复杂程度，提高了效率和可靠性。nIGCT 集IGBT（绝缘门极双极性晶体管）的高速开关特性和GTO（门极关断晶闸管）的高阻断电压和低导通损耗特性于一体。ABB Industrie AG -20 ABB ACS 6000 SD/AD 控制部分配置控制部分配置AMC3/DDCS 光纤连接至上位控制器至上位控制器PC 连接连接/远程诊断远程诊断控制屏控制屏DI/OPT100Fieldbus适配器适配器至其他系统至其他系统温度测量温度测量速度回馈速度回馈(可选可选)CDP312位置回
13、馈位置回馈(可选可选)INT接口板接口板应用及电机控制器,AMC3GateUnitsGUGateUnits门单元GU WCU 监控充电/放电紧急停车紧急分断MCB控制AI/OS800AI/O变压器监控电机监控合,运行,停止RDY_ON,RDY_REFDI/OS800可选件可选件 ABB Industrie AG -21 ABB ACS 6000 SD/AD 至上位机接口板至上位机接口板MODBUS(RS485)CDP80-PanelTool Link(RS232)ProgrammingToolAF100-BusFieldbus(e.g.Profibus)Fieldbus Adaptere.g.
14、:NPBA-80Fieldbus(Modbus)I/O InterfaceExternalControlMotorNMBC-01(Modbus-Interface)X1X2X4X3AC80RS485CDP 80CDP 80NDPI-21(PanelInterface)X1RS485CDP 80X3X2S800 I/OAC80Optional Customer I/OAMBControl SystemMotorSupervisionTransformerSupervisionINVERTERCBUINUARULSUWCU-ControlMCB-ControlOptionalCustomerI/O
15、-ControlFieldbus Adaptere.g.:NPBA-12AF100Fieldbus AdapterABB Advant ControllerAC70/AC80AMC3FCIAC70CH4CH0CH3Service Toole.g.Drive WindowCH7CH1DDCS ProtocolEncoder ModuleNTAC-20S800 I/OS800 I/OS800 I/O ABB Industrie AG -22 ABB ACS 6000 SD/AD Drive Window m 显示系统配置显示系统配置m 监视实时信号值监视实时信号值m 监视和修改参数监视和修改参数m
16、 故障记录仪故障记录仪m 事件记录仪事件记录仪m 用于快速和更精确的数据记录仪用于快速和更精确的数据记录仪m 传动的控制传动的控制m 控制和诊断程序控制和诊断程序m 备份和恢复备份和恢复 ABB Industrie AG -23 ABBACS 6000 SD/AD 技术部分技术部分II性能性能 ABB Industrie AG -24 ABBDTC 设计性能ACS 6000 SD/AD DTC 性能性能典型转矩阶越响应时间(50Hz):nDTC 1.2 msnPWM 磁通矢量 10.20 msnPWM 超过 150 ms (标量控制)I:T:PWMDTCDTC ABB Industrie AG
17、 -25 ABBACS 6000 SD/AD 功能图功能图采样周期采样周期25 us=40 000 次次/秒秒速度控制速度控制 SpeedcontolPIDREF转距给定转距给定调节器调节器Torquereferencecontroller触发逻辑触发逻辑Switchinglogic开关位置开关位置Switchpositions电压电压Voltage电流电流Current=电机模型电机模型Motor model转距和磁通转距和磁通比较器比较器Torqueand fluxcomparator3转距转距Torque计算速度计算速度Calculated speed磁通磁通Flux转距给定转距给定 T
18、orque reference速度给定速度给定 Speed reference ABB Industrie AG -26 ABB运行元件少，可靠性提高运行元件少，可靠性提高 大功率大功率IGCT 无需缓冲电路无需缓冲电路 无熔断器设计无熔断器设计ACS 6000 SD/AD 集锦集锦 DTC 高动态特性高动态特性 低转矩波动低转矩波动 脉冲优化模式脉冲优化模式 低谐波低谐波 功率因数功率因数+/-1.0 无需外部补偿无需外部补偿 可调整可调整 在弱电网时的解决方案在弱电网时的解决方案 在需要在需要4象限时的解决方案象限时的解决方案 LSU供电时功率因数为供电时功率因数为0.95 ABB Ind
19、ustrie AG -27 ABBACS 6000 SD/AD:电机电机,电压电压/电流电流/转矩转矩 波形图波形图TorqueLine to line voltageCurrent ABB Industrie AG -28 ABBACS 6000 SD/ADTorque step T=0.100%,speed 70%-150-100-5005010015000.010.020.030.040.050.06Time s%Phase A currentPhase C currentMotor torqueTorque reference3ms ABB Industrie AG -29 ABBAC
20、S 6000 SD/ADSpeed reference step,delta=5rpm at 450rpm44544644744844945045145245345445545645745845946000.10.20.30.40.50.60.70.80.9Time sSpeedrpm40ms ABB Industrie AG -30 ABBACS 6000 SD/AD 动态性能动态性能DTC典型的动态精度0100020003000400050001001502000速度速度(rpm)时间时间(msec.)转矩转矩速度速度DC drivewith encoderDTCwith encoderP
21、WMwith encoderStatic speed errorDynamic speed error 0.01%0.3%sec.0.01%0.3%sec.0.01%0.2%sec.Mill mechanics dependant value ABB Industrie AG -31 ABBACS 6000 SD/AD 性能性能Measured torque frequency spectrum to nominal torque at 300 rpm 10 Hz ABB Industrie AG -32 ABBACS 6000 SD/AD低电机噪音低电机噪音,取决于取决于低谐波曲线低谐波曲线
22、0510152025频率频率(kHz)DTCPWMNoiselevel ABB Industrie AG -33 ABBACS 6000 SD/AD 减小机械损伤减小机械损伤 n基于DTC技术的快速而精确的过程控制保证了高而稳定的产品质量、最小的原材料损耗以及最小的机械磨损。DTC 可以实现：无超调的高动态响应时间 精确的静态速度和转矩控制 平滑的输出电流波形实现最小 的转矩纹波.DTCOther system ABB Industrie AG -34 ABBACS 6000 SD/AD 电网测量电网测量 Reduced 11th,13th,23rd and 25th harmonic(sta
23、ndard 1.0)-150-100-5005010015000.010.020.030.040.05Time s%Ua(1)%ABB Industrie AG -35 ABBOriginal pulse pattern version 1.00123456789100102030405060708090100n%Ua(1)ACS 6000 SD/AD 电网测量电网测量 ABB Industrie AG -36 ABBACS 6000 SD/AD 电网谐波电网谐波/IEEE519 在全速度范围内整定功率因数 进线侧谐波由脉冲优化消除进线侧谐波由脉冲优化消除 6 pulse system:所有谐波所有谐波/至至25th被消除被消除 12 pulse system:所有谐波所有谐波/至至55th被消除被消除 18 pulse system:所有谐波所有谐波/至至85th被消除被消除符合符合 IEEE 519要求要求 ABB Industrie AG -37 ABB
