OptimizedATV1100中圧變頻器介紹for客戶技術(shù)培訓

1、atv1100中壓變頻器,旨在節(jié)能的清潔&緊湊的中壓變頻器 功率從0.3mw8.3mw,atv1100中壓變頻器產(chǎn)品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產(chǎn)品介紹 應(yīng)用及成功案例,atv1100中壓變頻器產(chǎn)品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產(chǎn)品介紹 應(yīng)用及成功案例,atv 1100 產(chǎn)品概覽,電壓范圍: 3.3/6/6.6 kv/10kv 功率范圍： 3.3kv：315kw4200kw 6.6kv: 370kw8300kw 10kv: 500kw4300kw 控制方式：v/f或無傳感器矢量控制 適用負載類型：平方轉(zhuǎn)矩（風機、泵類）

2、過載倍數(shù)：110至150 冷卻方式: 空氣冷卻 變頻器和輸入移相變壓器集成一體 完美的諧波抑制方案 (36 脈整流,6kv 2700kva外觀,atv 1100 產(chǎn)品概覽,適用于新電機和現(xiàn)有電機 功率元器件：igbt 可選擇通訊協(xié)議：profibus-dp, modbus 高可靠性: mtbf 100,000 h 高效 97% (變頻&輸入移相變壓器) 如果只考慮變頻器：效率為98 平滑的輸入特性 thdi 0.96 對電機和電機軸無應(yīng)力壓迫 thdi 500 m，僅考慮線路損耗,輸入電壓 (green) 和輸入電流 (orange) 波形,輸出電壓(green) and 輸出電流波形 (or

3、ange) 在電機側(cè),atv1100中壓變頻器產(chǎn)品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產(chǎn)品介紹 應(yīng)用及成功案例,中壓變頻歷史追溯,從1853年2000年,從2000年2005年,從2006年今,從2000年 今,中壓變頻器背景知識功率元件種類,中壓變頻器即將成為大功率負載驅(qū)動的主流 電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展促進了中壓變頻技術(shù)的成熟性,快速晶閘管,可關(guān)斷晶閘管,雙極性晶體管,耐壓、載流性能提高；均壓均流技術(shù)成熟,8kv/6ka 400hz,6kv/6ka 1khz,3.3kv/1ka 20khz,集成門極換向晶閘管,對稱門極換向晶閘管,4.5kv/3ka 4khz,6

4、.5kv/3ka 4khz,中壓變頻器背景知識功率元件對比,igbt功率元件 優(yōu)點： 開關(guān)頻率高 觸發(fā)電路簡單 觸發(fā)功耗低 igct/sgct功率元件 優(yōu)點： 耐壓等級高 載流量大,缺點： 耐壓等級低 載流量低 缺點： 開關(guān)頻率低 觸發(fā)電路復(fù)雜 觸發(fā)功耗高,igbt(300a/1700v,igct/sgct,一個igct/sgct內(nèi)部是由上百個小的 igct/sgct元件組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,中壓變頻器背景知識功率元件對比,8個igbt驅(qū)動電路-48個部件,驅(qū)動8個igbt,中壓變頻器背景知識功率元件對比,單個小igct驅(qū)動電路-222個部件,單個小sgct驅(qū)動電路-308個部件,中壓變頻器背景知識

5、功率元件對比,單個小igct驅(qū)動電路-222個部件,單個小sgct驅(qū)動電路-308個部件,中壓變頻器背景知識中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu),交交變頻器 scr可控硅直接變流器 交直交變頻器 gto/sgct電流源型逆變器 npc:中心點箝位式(三相三電平)電壓源型igct逆變器 單元串聯(lián)多電平移相式pwm電壓源igbt型逆變器 功率單元單相2電平技術(shù) 功率單元單相3電平技術(shù) - 施耐德atv1100,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)晶閘管交-交變頻,快速晶閘管 8kv/6ka 開關(guān)頻率400hz 水平較低 當采用6脈波三相橋式電路時輸出上限頻率為電網(wǎng)頻率的1/3,（15-20hz,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,缺點

6、： 輸入側(cè)最多為18脈波整流對電網(wǎng)潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出2電平模式，電壓電流波形較差 直流環(huán)節(jié)可反向充電 du/dt較高，易擊穿sgct,gto/sgct 6kv 電流源型逆變器,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,gto/sgct 電流源型逆變器輸出波形,current,voltage,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,缺點： 輸入側(cè)最多為18脈波整流對電網(wǎng)潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出3電平模式，電壓電流波形較差，需采用低通濾波器彌補 功率元件igct觸發(fā)功耗較高，瞬間us可達上千安培 不能直接輸出6kv或10kv電壓，需采用輸出升壓變壓器,npc中性點鉗位式逆變器（三相三電平,

7、中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,npc逆變器（三相三電平） 輸出波形,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,缺點： 輸入側(cè)最多為30脈波整流對電網(wǎng) 潰入的高次諧波抑制不夠完美 輸出11電平，單元輸出2電平 總體單元數(shù)量較多，6kv需15個10kv需24個，可靠性差,單元串聯(lián)單相2電平逆變器（6kv,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,單元串聯(lián)單相2電平逆變器輸出波形,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,優(yōu)點： 輸入側(cè)為36脈波整流可以自動抵 消35次以下諧波，對電網(wǎng)污染最小 輸出17電平，單元輸出3電平，總體 單元數(shù)量最少，6kv需12個，10kv需 15個，輸出21電平，可靠性強 布局緊湊，占地面

8、積最小，1000kw 以下含變壓器全寬2900mm,單元串聯(lián)單相3電平逆變器施耐德atv1100 6kv,中壓變頻器拓撲結(jié)構(gòu)交-直-交變頻,單元串聯(lián)單相3電平逆變器施耐德atv1100 輸出波形,輸出3相電壓波形實際拍攝,輸出3相電流波形實際拍攝,中壓變頻器背景知識系統(tǒng)方案,增設(shè)動力變壓器與低壓配電間會給土建施工帶來不變同時增加成本 由于動力回路上的設(shè)備較多使得故障節(jié)點增加給維護帶來極大不便 增加電纜成本同時線路較高的電流導致能耗的增加,動力變壓器22/10,6kv,中壓開關(guān)柜,功率補償柜,動力變壓器10,6/0.6kv,690v低壓變頻器,690v低壓電機,低壓配電柜,直接10kv輸入輸出與

9、690v方案比較,動力變壓器22/10kv,中壓開關(guān)柜,10kv中壓電機,輸出6kv中壓變頻器,變頻器內(nèi)部移相變壓器為非標產(chǎn)品導致效率降低 需改變電機繞組接法帶工頻旁路時需增設(shè)繞組切換柜改造復(fù)雜化 10kv電機標準產(chǎn)品為星型接法若具備角型接法需提前聲明 增加電纜成本同時線路較高的電流導致能耗的增加,中壓變頻器背景知識系統(tǒng)方案,直接10kv輸入輸出與10進6出方案比較,動力變壓器22/10kv,中壓開關(guān)柜,10kv中壓電機,10kv中壓變頻器,輸入移相變壓器整體供貨，經(jīng)過工廠的出廠整體負載測試，可靠性高 輸入輸出環(huán)節(jié)少，出錯概率低 無需對電機和電纜及相應(yīng)設(shè)備進行任何更改 節(jié)省改造時間,中壓變頻器

10、背景知識系統(tǒng)方案,施耐德直接輸入輸出10kv方案,中壓變頻器背景知識系統(tǒng)方案,能量損失對比 經(jīng)驗數(shù)據(jù)：一般線路的發(fā)熱量為1的能量損失,以1000kw為例，一度電費取0.6元 直接10kv進線/10kv出線變頻器的線路損失： 1000110kw 1小時損失電費：100.66 rmb 1年8000小時損失電費：6800048,000 rmb 直接10kv進線/6kv出線變頻器的線路損失： 電機繞組角接線電流是相電流的 倍 1小時損失電費：310kw0.618rmb 1年8000小時損失電費：188000144,000 rmb 一年為單位10進6出單相比10進10出多花費電費96,000 rmb 三

11、相多花費電費96,0003288,000 rmb 施耐德atv1100中壓igbt變頻器 降低投資成本 節(jié)能增效 投資回報,中壓變頻器的性能指標,輸入諧波的概念 諧波就是無用和有害的電壓和電流，一般頻率變化并且和基波疊加在一起 波產(chǎn)生于非線性負載，使得電流和電壓不成比例 中壓變頻器輸入整流環(huán)節(jié)都為 非線性的，會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波，其輸入諧波的幅值與變頻器整流環(huán)節(jié)的脈沖數(shù)(或多重化的次數(shù))密切相關(guān) 輸入諧波的標準 ieee519-1992國際標準 gb/t14549-93國家標準,中壓變頻器的性能指標,輸入諧波的標準 gb/t14549-93國家標準 對電壓而言，就6kv和10kv電網(wǎng)要求電壓總諧波

12、不超過4% 對電流而言，將各次諧波換算成百分比，也為4%左右。 ieee519-1992國際標準 atv1100 6kv/10kv 高次諧波含有率,減少輸入諧波的有效措施是將輸入變壓器進行多重化設(shè)計形成多脈沖整流 從理論上可以推導出下列結(jié)論： 12脈沖整流：11次以下諧波自動抵消 18脈沖整流：17次以下諧波自動抵消 24脈沖整流：23次以下諧波自動抵消 30脈沖整流：29次以下諧波自動抵消 36脈沖整流：35次以下諧波自動抵消 綠色環(huán)保atv1100中壓變頻器采取多重化有效消除輸入諧波。 atv1100中壓變頻器的輸入移相變壓器的二次繞組，采用延變?nèi)切温?lián)結(jié)繞組相位互差10度電角度，形成36

13、脈波的二極管整流電路結(jié)構(gòu),atv1100消除輸入諧波的有效方法,對功率單元的整流電路加以創(chuàng)新設(shè)計采用12脈波整流模式,atv1100消除輸入諧波的有效方法,12脈波整流使功率單元內(nèi)部直流環(huán)節(jié)的電壓電流更加平直,一個功率單元,atv1100變壓器二次繞組布置,atv1100消除輸入諧波的有效方法,3.3kv 變頻器 1個輸入12個輸出 36脈波2個組別 6/6.6kv變頻器 1個輸入24個輸出 36脈波4個組別 10kv變頻器 1個輸入30個輸出 36脈波5個組別,中壓變頻器背景知識矢量控制技術(shù),矢量控制，在國外多稱為磁場定向控制 （fieldorientationcontrol）， 其核心思想

14、是以電機磁場為坐標軸基準方向， 通過坐標變換的方法， 實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩和磁通的解耦控制,提高電機的機械特性； 提高了低頻時的轉(zhuǎn)速精度； 提高動態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度,矢量控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用,atv1100中壓變頻器產(chǎn)品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產(chǎn)品介紹 應(yīng)用及成功案例,atv1100 產(chǎn)品介紹,電壓范圍: 3.3/6/6.6 kv/10kv 功率范圍： 3.3kv：315kw4200kw 6.6kv: 370kw8300kw 10kv: 500kw4300kw 控制方式：v/f或無傳感器矢量控制 適用負載類型：平方轉(zhuǎn)矩（風機、泵類） 直接以高高方式啟動中壓電機 高

15、效率高功率因數(shù) 操作簡便易維護 節(jié)省能源,6kv 2700kva外觀,atv1100 產(chǎn)品介紹,結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)省空間,功率單元,輸入移相變壓器,控制單元,atv1100 產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)圖,電機,基本控制裝置,光變換單元,繼電器單元,控制組件,loader,psu,fan,fan,接地短路 檢測,中壓電機,3ac380v /50hz,atv1100 原理及特點kv變頻器,三電平單相變頻器回路構(gòu)成,回路方式： 三電平單相變頻器 4 級串聯(lián),輸出電壓級別：相當于17電平,local controller,3,ac6000v,1700v,igbt,輸出電壓電流波形,輸出電壓,輸出電流,單相,3,電平變頻器部

16、,6000/3/866v,相電壓,6000,v,線間電壓,1單元輸出矢量,m,1120kva以下變頻單元合二為一,atv1100原理及特點10kv變頻器,三電平單相變頻器回路構(gòu)成,回路方式：三電平單相變頻器 5 級串聯(lián),輸出電壓水平：相當于21電平,local controller,1700v,igbt,輸出電壓電流波形,單相,3,電平變頻器部,10000/3/51155v,相電壓,10000,v,線間電壓,m,3,ac10000v,1單元輸出矢量,atv1100原理及特點輸出電壓矢量圖,b,6kv等級輸出,10kv等級輸出,單元輸出單相交流866v,單元輸出單相交流1155v,atv1100

17、原理及特點單相3電平技術(shù),atv1100單相3電平變頻,1個功率單元,1個功率單元,其它品牌單相2電平變頻,1個單元輸出電壓波形,1個單元輸出電壓波形,atv1100原理及特點單相3電平技術(shù),atv1100單相3電平變頻方式,atv1100原理及特點單相3電平技術(shù),atv1100單相3電平變頻方式,atv1100原理及特點,atv1100 3.3kv輸出電壓波形比較,多輸出段數(shù),波形非常接近正弦波（輸出高次諧波量少）. 峰值電壓低,相應(yīng)的外加在電機上的電壓也低. 因為每段的電壓變化小，外加在電機上的浪涌水平低,atv1100原理及特點,上述特性為輸出頻率60hz額定功率560kw的各負載率下的

18、實測值。（不包括電機） 綜合效率會隨電源電壓電機效率等諸多條件而變動,高效率 包括輸入變壓器在內(nèi)的變頻器綜合效率達97,變頻裝置效率輸出560kw100,82.0,85.0,88.0,91.0,94.0,97.0,100.0,0,50,100,輸出,效率,綜合效率,atv1100原理及特點工/變頻切換(旁路切換,如果追加工頻旁路回路,可以和工頻電源構(gòu)成雙回路電源用于電機驅(qū)動。 在工頻電源運轉(zhuǎn)變頻運轉(zhuǎn)狀態(tài)中實現(xiàn)無沖擊切換,同步投入解列運轉(zhuǎn)。 (選件功能：輸出側(cè)需要配置電抗器,變頻電壓,系統(tǒng)電壓,系統(tǒng)電壓,變頻電壓,系統(tǒng)電壓,變頻電壓,調(diào)和相位中,同步完成,電源切換時,atv1100原理及特點軟件

19、控制,可實現(xiàn)瞬間掉電再起動。 當發(fā)生電壓瞬時降低時，可根據(jù)用途選擇運行處理模式。 選擇重故障 選擇重故障停止變頻器，使電機處于自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 選擇自由停車再起動功能 當變頻器停止運轉(zhuǎn)時，電機處于自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 一旦電源恢復(fù)，通過速度檢索功能，可將正處于 由運轉(zhuǎn)減速或停止中的電機自動加速投入運行。 選擇繼續(xù)運行 即使發(fā)生瞬時低電壓、變頻器可仍舊保持運轉(zhuǎn)、 電機不會處于自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)（瞬間低電壓時減速 運行）電源電壓恢復(fù)后，立即再加速，恢復(fù)正常 運行速度,atv1100原理及特點軟件控制,矢量控制,無傳感器磁通矢量控制示意圖,具有無傳感器磁通矢量控制功能、相對于負荷變動，電機可實現(xiàn)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。無須速度

20、傳感器。 具有自動整定功能，精確計算出電機的數(shù)學模型。 載有32位mpu、響應(yīng)速度快控制精度高,atv1100原理及特點軟件控制,atv1100的節(jié)能模式 目前應(yīng)用于風機水泵調(diào)速的各種方法中效率最高的是變頻調(diào)速，但它還沒 有使拖動風機水泵的異步電動機效率達到最高。為實現(xiàn)異步電動機的高效運行，施耐德提出了一種不同于普通壓頻比恒定的變頻變壓方法，即在保持頻率不變，通過降低輸入電壓，使異步電動機的效率達到最高，即“atv1100的節(jié)能模式,atv1100的節(jié)能模式曲線,atv1100原理及特點軟件控制,全數(shù)字控制，控制精度高 采用開環(huán)或閉環(huán)矢量控制，能在050hz范圍內(nèi)保持恒轉(zhuǎn)矩特性 數(shù)字化調(diào)制技術(shù)

21、(載波頻率可調(diào)) 友好的人機界面和完善的診斷功能 具有多種標準通信協(xié)議 (modbus,profibus, etc.) 輸入電能質(zhì)量監(jiān)控 具有pid功能 控制參數(shù)自動優(yōu)化(電機參數(shù)自動優(yōu)化) 獨有的節(jié)能模式 具有同步切換功能 支持高速電機(0-120hz) 支持多語言(英語、中文,atv1100原理及特點人機界面,大型lcd顯示操作屏 通過10.4英寸液晶顯示屏可以方便地進行運轉(zhuǎn)操作及監(jiān)視工作 lcd顯示操作屏的主要功能 變頻器的運轉(zhuǎn)/停止 控制參數(shù)的設(shè)定變更顯示 用棒圖顯示實際值數(shù)據(jù) 顯示故障原因 （第一故障/詳細顯示） 軌跡顯示 試運轉(zhuǎn)操作等 中、英文語言顯示,atv1100原理及特點安裝

22、及維修,變頻器可靠墻安裝，進出線方式靈活 功率單元為抽屜式模塊化設(shè)計，可以很容易地從變頻器中取出，故障功率單元可以在5分鐘內(nèi)由普通的電器技術(shù)員換調(diào)。 內(nèi)部變壓器為干式，維護極其方便。 完善的故障診斷和記錄，方便用戶定位故障點，直接顯示故障位置和內(nèi)容(而不是代碼顯示)。 對變頻器歷史狀態(tài)進行記錄，故障發(fā)生前后時刻內(nèi)部變量自動鎖存 用戶技術(shù)人員可以自己修理功率單元，對功率器件的配套性要求不高,atv1100原理及特點總結(jié),正弦波輸入，無需濾波器，輸入諧波優(yōu)于ieee519-1992標準和國家標準gb/t14549-93 輸入功率因數(shù)0.96以上，無需功率因數(shù)補償器 中壓直接輸出，高-高結(jié)構(gòu)，沒有升

23、壓變壓器 單元串聯(lián)1721多電平pwm專利技術(shù)，完美正弦輸出波形(無需輸出濾波器)，適用國產(chǎn)普通電機 內(nèi)部干式變壓器和功率單元模塊化設(shè)計，維護方便 矢量控制技術(shù),全數(shù)字控制，恒轉(zhuǎn)矩特性 97% 系統(tǒng)總體效率(包含變頻器和變壓器部分) 體積最小的中壓變頻器 可靠性極高,atv1100原理及特點優(yōu)勢1/2,硬件 整體結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間最小,同比其他品牌窄20%50% 高功率因數(shù)，含變壓器在內(nèi)總體效率97% 全系36相整流對電網(wǎng)無污染 功率單元3電平技術(shù)，輸出1721電平 mtbf 平均無故障時間100,000小時 功率單元拆卸簡便，可互換使用,atv1100原理及特點優(yōu)勢2/2,軟件 v/f比恒定

24、控制 無速度傳感器磁通矢量控制 中壓掉電恢復(fù)自動重起 異步電機參數(shù)自動檢測 在不連接電機的條件下可以對裝置調(diào)試 各種故障分類處理，保證設(shè)備連續(xù)運行,atv1100中壓變頻器產(chǎn)品介紹目錄,atv1100概覽 中壓變頻背景知識介紹 atv1100產(chǎn)品介紹 應(yīng)用及成功案例,中壓應(yīng)用場合,針對所有應(yīng)用的電機控制模式 v/f 控制, 無傳感磁通矢量控制 風機、泵類：石化、水處理、電力、冶金等 80的中壓市場都在變轉(zhuǎn)矩應(yīng)用上,鋼鐵: 高爐鼓風機、轉(zhuǎn)爐ide除磷泵、燒結(jié)主抽風機etc,石油化工: 生產(chǎn)水泵、消防泵、輸油泵etc,水泥: nsp風機、高溫風機、窯頭風機、空氣凈化器etc,礦山: 風機、水泵et

25、c,電力: 電力設(shè)備泵、引風機etc,造紙: 風機、泵、干燥泵、活水泵etc,汽車: 化鐵爐鼓風機etc,機械工業(yè): 工廠空氣源通風空調(diào)etc,市政供水: 凈水廠各種泵etc,中壓變頻器適用領(lǐng)域,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,鋼鐵: 客戶名稱：北營焦化廠 應(yīng)用：干熄焦循環(huán)風機 電機功率：1320kw 1臺，900kw 1臺 電壓：10kv進6kv出(1320kw), 6kv進6kv出(900kw) 采購時間：2009年12月,客戶名稱：鞍山焦耐院巴西焦化項目 應(yīng)用：氨水循環(huán)泵 電機功率：315kw 2臺 電壓：6kv進6kv出 采購時間：2008年12月,atv1100中壓變頻器業(yè)績表,石化: 客戶名稱：遼寧華錦化工(集團)有限公司