ACS1000中压变频器简介

我公司ACS1000中压变频器简介一、概述随着变频技术的不断完善、发展，变频调速性能日趋完美，变频控制的应用越来越广泛。

水泥制造业是能耗大户，节能降耗已成为提高水泥生产企业竞争能力和经济效益的重要措施之一。

水泥厂因生成工艺要求，风机类负载消耗电能所占比例较高，而根据生产工况的不同，风量需要调节控制，因此现代水泥生产企业风机传动都采用变频控制，以达到节能的目的。

ACS1000中压变频器是ABB公司推出的标准化中压交流传动产品，采用新型功率开关器件IGCT及直接转矩控制（DTC）技术，性能卓越，功率范围从315-5000kW，电压等级有2.4kv,3.3kv和4.0kv三个等级。

适用于工业中的风机、水泵、传送带和压缩机等。

我公司生料EP风机、窑尾高温风机传动采用ACS1000水冷变频器型号如下表：二、ACS1000的硬件部分（一）、柜体布局柜体由四部分组成（见图1）：分别为控制单元、滤波及直流单元、功率单元、冷却单元。

主电源及电机接线端子布置在控制单元柜活动门后面，端子与活动门之间采用防护隔离护板隔离。

冷却单元功率单元控制单元滤波及直流单元图1 ACS1000水冷变频器（12脉波）（二）、控制单元（内部结构见图2）柜内主要电路板：1、应用与电机控制板AMCAMC 板见图3，它负责处理特殊的应用逻辑、执行电机模型的所有计算、处理所有与DTC 算法相关的主要控制环。

除此之外，AMC3还控制与下列设备进行通讯的接口：CDP312控制面板、接口板、主要的I/O 板、可选数字编码器、局部总线接口、服务工具。

图3 应用与电机控制板外形图生料EP 风机、窑尾高温风机ACS1000中压变频器AMC3板外部实际接线如图4：专用集成电路ASIC辅助电源变压器蓄电池图2 控制单元内部结构图图4 AMC3板外部实际接线示意图2、主电路接口板INT接口板用于产生所有IGCT 门极触发信号并负责收集和集中传动控制和保护所需要的电压和反馈信号，它包括对AMC3和ADVCI （模拟/数字转换器，电压/电流转换器）的通讯接口。

当作为可选项的制动斩波器被选用后，接口板也承担与斩波器的接口通讯。

INT 板外形图见图5：INT 板外部实际接线示意见图6：图 5 INT 板外形图3、I/O 接口板IOECIOEC 板的作用为变频器内外部控制信号提供接口，外形图见图7：图7 IOEC 板外形图3块IOEC 板外部接线示意图分别见图8、图9、图10：图6 主电路接口板外部接线示意图图8 IOEC1板外部接线示意图图9 IOEC2板外部接线示意图图10 IOEC3板外部接线示意图4、EPS控制电源板：20V电池更换后EPS电源板外部接线示意图见图12、图13：蓄电池-G5 -G6 蓄电池（三）、滤波及直流单元（内部布置图见图13）柜内主要电路板（ADCVI 板与OVVP 板封装在同一金属盒内）1、电流、电压测量板ADCVI （外形见图14，实际接线示意图见图15）：输出滤波整流滤波接地开关均压电阻 图13 滤波及直流单元内部布置图图14 电流、电压测量板ADCVI 外形图光纤连INT板图15 ADCVI板外部接线示意图2、过压保护板OVVP（外形图见图16、外部接线示意图见图17）图16 过压保护板OVVP板外形图3、门极单元电源板GUSP1、GUSP2（外形图见图18、接线示意图见图19、20）图17 过压保护板OVVP 外部接线示意图GUSP 单元电路板通过此接插件及定位导向螺杆连接固定在底座上图18 门极单元电源板GUSP 外形图（四）、功率单元（内部结构见图21）图21 功率单元内部布置图功率单元主要由12脉波整流桥及逆变桥功率器件等组成，其中功率器件IGCT是由ABB开发的新型半导体器件，其外形图见图22：（五）、冷却单元（内部结构见图23，冷却回路原理见图24）膨胀容器气—水热交换器23 冷却单元内部结构图（顶部装有冷却风扇）图24 冷却回路原理图冷却单元内循环水的传导率，温度，压力及水位都由ACS1000控制系统监测，主要检测控制信号见下表（其它信号见I/O 板图）：三、ACS1000主回路三相交流电源通过三绕组变压器对整流桥供电。

为了获得12脉波整流，变压器两个副边绕组之间必须存在30 ℃的相位差。

副边一个绕组为星形接法，另一个绕组为三角形接法。

两个无熔断器的整流桥串联连接，因此直流电压为两整流桥的叠加。

两个整流桥均流过全部直流电流。

为进行三电平切换运行,三相逆变器的每个桥臂由2个IGCT 组成: IGCT 的输出电压在正直流电压、中性点(NP)和负直流电压之间切换。

标准的ACS 1000配置12-脉波整流桥，符合一般的谐波要求。

在变频器的输出加有LC 滤波器，用于减小输出电压中的谐波含量。

该滤波器还消除了dv/dt 的影响，因而电机电缆中电压的反射和电机绝缘的损害影响就可以不用考虑了。

充电电阻在变频器上电时限制直流回路的电流。

当直流电压达到79%额定值时，IGCT 导通，充电电阻被旁路掉。

保护IGCT 的主要作用就是在出现故障时迅速关断，以保护整流桥。

逆变器的共模电流由共模电抗器进行限制，并通过共模抑制电阻进行衰减。

由于结构的特殊性，共模电抗器可以对通过变压器副边电缆、直流回路、输出滤波器和变频器内部接地母排流动的共模电流提供全面的抑制。

di/dt-电抗器用在逆变器中保护续流二极管在换向期间免受过度的电流变化率的影响。

ACS 1000变频器是一种无熔断器保护的中压变频器。

这种设计采用新型的功率半导体开关元件IGCT 作为回路的保护。

置于直流回路和整流桥之间的IGCT 不同于传统的熔断器，它可以在25微秒内直接将逆变部分和整流部分快速隔离，其快速性是熔断器的1000倍。

ACS 1000变频器所具备的硬件和软件保护特性可以有效的保护变频器免受非正常的操作和设备误动作所造成的故障和损坏。

四、直接转矩控制ACS1000变频器采用直接转矩控制技术。

采用微处理器控制技术来监控电机的电磁状态，配合直接转矩控制技术（DTC)实现无传感器电机控制。

ACS 1000变频器的输出电压接近正弦，它可以方便的用于现在所使用的标准感应电机而不需要降容。

直接转矩控制(DTC)是交流传动的一种独特的电机控制方式。

逆变器的开关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制。

测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。

电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。

依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关状态。

直接转矩控制中，每只IGCT的开关状态都是单独地由磁通和转矩的值决定的，而不是象传统PWM磁通矢量传动中预先确定的矩阵来控制开关状态。

（DTC 与PWM控制的区别如下表）五、主断路器的控制与监视主回路断路器（MCB）必须唯一地由ACS 1000 变频器来控制。

主回路断路器的合闸命令必须唯一地由ACS 1000 变频器提供。

外部合闸信号作为合闸请求信号连接到ACS 1000 变频器的数字输入接口。

合闸请求信号可来自本地或远程控制台。

而实际控制MCB合闸的命令由ACS 1000 变频器的数字输出接口发出。

主回路断路器必须满足变压器原边额定电压和额定电流的要求。

MCB 还必须满足传动设备的一些特定要求。

MCB 需具备下列性能和接口：•承受额定负载电流并及时分断短路电流；•承受变压器的浪涌电流而不跳闸；• 250 ms 内分断变压器二次侧短路电流（包括保护继电器动作时间和MCB分断时间）；•接收到合闸命令时，及时闭合MCB；• 接收到分闸命令时，160ms内断开MCB；• 接收到跳闸命令时，160ms内断开MCB；• 提供指示MCB闭合的状态输出信号；•提供指示MCB断开的状态输出信号；•提供指示MCB无效的状态输出信号（如：主回路断路器处于测试位置、主回路断路器小车处于拖出状态或故障状态）。

六、通讯ACS 1000 变频器具有先进的本地控制和远程控制特性，控制设备集成在变频器柜体内部，提供基于过程控制、保护和监控功能的全数字和微处理器技术。

CDP 312 控制盘是基本的用户接口，用户可以通过它监控，修改参数和控制ACS1000变频器的运行。

ACS 1000 可以通过不同的方式进行控制：• 通过安装在ACS 1000控制柜前门上的可拆卸的CDP312控制盘进行控制；• 由外部控制设备，如监控系统，通过连接到变频器内标准I/O板上的模拟和数字I/O端子进行控制；• 通过现场总线适配器进行控制；• 使用PC工具(DriveWindow或DriveLink)，通过PC适配卡连接到ACS 1000控制板进行控制。

七、ACS1000软件部分（一）、参数设置ACS 1000 是通过一组参数来设置的。

参数可以单个设定，或者调用一个预编程的参数集，这个参数集就叫作应用宏。

应用宏有Factory/Hand-Auto/PID C./TorqueC.等，正常使用工厂应用宏（Factory）。

参数设定的方法有两种：1）既可以使用变频器的CDP 312控制盘；2）使用个人电脑和DriveWindow 软件包编程设定参数。

为了简化参数编程，所有的参数被编成组，我们用户能够修改的参数组从1—99组。

第1组叫启动参数组，电机的铭牌参数在第99组里输入。

实际信号的监测可选择90条实际信号，其中最重要的有：• ACS 1000的输出频率、电流、电压和功率；• 电机速度和转矩；• 直流回路电压；• 实际控制地(本地/外部1/外部2)；• 给定值；• ACS 10000逆变器的温度；• 运行时间计时器(h)，kWh计数器；• 数字I/O和模拟I/O的状态。

（二）、故障保护1、可编程故障保护功能：电机绕组温度通过激活电机绕组温度监测功能可以防止电机过热。

电机温度的计算是用户可调整的。

温度的监测是基于负载特性曲线或是由用户设置或自动集成功能给出的热常数。

如果环境温度超过30 ℃，负载特性曲线要进行修正。

ACS 1000提供3路标准模拟输入进行电机绕组温度的测量。

如果连接了测量，则计算模式就被禁止。

报警值和跳闸值都必须设置。

电机绕组保护通过设置参数30.01 和30.11( 参数组故障功能) 实现。

电机堵转ACS 1000能够在发生堵转时保护电机。

用户可以设置堵转频率(速度)和堵转时间的监视极限值，也可以选择是否允许堵转功能或当检测到堵转时传动如何动作(报警或跳闸)。

如果下列条件同时满足，保护将被激活：1．1．ACS 1000的输出频率低于用户设定的堵转频率极限；1．2．传动处于转矩极限，这个转矩极限可以由用户设置。

转矩极限是一个基本的参数设置，设定了传动输出的最大转矩。