中壓變頻高低高技術(shù)設(shè)計(jì)方案

1、中壓變頻高低高技術(shù)方案迪安帝科技1. 前言交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代化電氣傳動(dòng)的主要發(fā)展方向之一，它不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效果良好。實(shí)踐證明，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵的大、中型籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)能效果顯著，控制水平也大為提高。 在中壓變頻傳動(dòng)產(chǎn)品中，ABB公司在小功率和高壓（6KV、10KV）應(yīng)用場(chǎng)合沒(méi)有合適的標(biāo)準(zhǔn)中壓變頻器可以使用，在現(xiàn)階段以采用高低高方式為主。高低高中壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理是采用降壓變壓器將電網(wǎng)電壓降低，經(jīng)由低壓變頻器，再經(jīng)過(guò)升壓變頻器控制中壓電機(jī)。 l 優(yōu)點(diǎn)：1、 價(jià)格便宜，約為直接高壓變頻器的70%左右； 2、 可靠性高，由于ABB低壓（380，690V）

2、變頻器技術(shù)已十分成熟，可靠性很高，而與它配套的變壓器等設(shè)備都是高可靠性設(shè)備，所以整個(gè)系統(tǒng)的可靠性就很高； 3、 對(duì)電機(jī)的絕緣要求低，原有的老電機(jī)、電纜不須更換； 4、 不受供電電壓和電機(jī)電壓等級(jí)的限制，電壓等級(jí)從213.8KV AC均可。 l 容量圍：現(xiàn)在的ABB低壓（如690v）變頻器雖可做到3000kw以上，但用于高低高系統(tǒng)，考慮到接線方面的問(wèn)題，用于2000kw以下較為適合。 Page: 2Description2. 高低高系統(tǒng)方案說(shuō)明在高低高方案中，交流Page: 2Sub-System name傳動(dòng)系統(tǒng)采用ABB公司的ACS800 Step-up/Sine Filter 交流變頻器裝

3、置以及配套的降壓變壓器、升壓變壓器、電機(jī)、電纜組成。Page: 2Sub-System name Page: 2Sub-System nameXXXXXXXXX本方案提供的ACS800 Step-up/Sine Filter交流變頻器裝置Page: 2Project name具有正弦波濾波器，且可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)選擇不同的操作方式和各種功能。PLC和工業(yè)PC機(jī)與變頻控制器之間可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線適配器進(jìn)行通訊，也可以用端子點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行控制，這需要用戶根據(jù)實(shí)際的工藝控制要求和現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)決定。2.1 ACS800 Step-up的構(gòu)成及功能ACS800 Step-up/Sine Filter D

4、rive 是ABB公司ACS800系列中的一員。ACS800 Step-up 的主要概念是用低壓變頻器控制中壓電機(jī)，Step-up應(yīng)用系統(tǒng)包括變頻器、正弦波濾波器、 變壓器、電纜和電機(jī)，它的靈活配置適應(yīng)于泵、風(fēng)機(jī)和潛水油泵等工業(yè)領(lǐng)域。ACS800 Step-up所包含的變頻器是ACS800標(biāo)準(zhǔn)變頻器模塊，從140KW至2500KW所有功率圍都是IGBT功率模塊，并且在變頻器部設(shè)置了進(jìn)線電抗器，從而有效地抑制了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響； ACS800 Step-up具有正弦波濾波器裝置，該濾波器能夠有效地濾掉高頻部分，使其輸出的正 弦波達(dá)到完美無(wú)諧波，從而降低了升壓變壓器的制造費(fèi)用，并且提高了變壓器

5、和電機(jī)的使用壽命；ACS800 Step-up與降壓變壓器和升壓變壓器配合使用去滿足各種電機(jī)電壓的要求(2-13KV)。ABB公司在Step-up傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，自1981年以來(lái)已經(jīng)交付和運(yùn)行了上百套Step-up傳動(dòng)系統(tǒng)。2.1.1 ACS800 Step-up 傳動(dòng)的特點(diǎn)ACS800高低高系統(tǒng)的特點(diǎn)：· 對(duì)電機(jī)電壓的適應(yīng)性。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)電壓。· 合理的費(fèi)用。變壓器容量比沒(méi)有正弦波濾波器傳動(dòng)的要小。· 不要求特殊的電機(jī)線圈絕緣。由于有正弦濾波器和變壓器的隔離作用不會(huì)產(chǎn)生軸承電流。· 低電機(jī)噪音。輸出的電壓和電流為正弦波形。

6、· 允許長(zhǎng)的電機(jī)電纜。· 安裝在浮地電網(wǎng)中。· 通過(guò)輸出變壓器補(bǔ)償因?yàn)V波器引起的10%的壓降。· 先進(jìn)的控制模式。在工業(yè)風(fēng)機(jī)和泵應(yīng)用中其特點(diǎn)：· 最經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用方案，由于采用了高科技的正弦濾波器和標(biāo)準(zhǔn)的輸出變壓器。· 完美的改造方式，因?yàn)檎也ǖ碾妷狠敵觥?#183; 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為50%的額定轉(zhuǎn)矩。· 一般電纜最長(zhǎng)為300米。· 在要求高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和更長(zhǎng)的電機(jī)電纜時(shí)，需用特殊的變壓器。在潛水泵應(yīng)用中其特點(diǎn)：· 提高了泵的使用壽命。· 通過(guò)使用升壓變壓器可以得到100%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。· 電機(jī)電

7、纜可以長(zhǎng)達(dá)幾千米,電纜上的壓降可以通過(guò)輸出變壓器來(lái)補(bǔ)償。2.1.2 ACS800 Step-up 傳動(dòng)的優(yōu)越性能· 電源斷電時(shí)的運(yùn)行ACS800將利用正在旋轉(zhuǎn)著的電機(jī)的動(dòng)能繼續(xù)運(yùn)行，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生能量供給 ACS800，使其繼續(xù)運(yùn)行。· IR補(bǔ)償功能用于滿足高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電壓提升補(bǔ)償在電纜、升壓變壓器和電機(jī)上的電阻損失。由于在0Hz時(shí)，電壓不能送至變壓器，故在ACS800 Step-up應(yīng)用中，必須使用特殊的IR 補(bǔ)償方法 。所有的IR補(bǔ)償是在滑差頻率下起動(dòng)。· 自動(dòng)跟蹤起動(dòng)功能- ACS800的自動(dòng)起動(dòng)特性超過(guò)一般變頻器的飛升起動(dòng)和積分起動(dòng)的性能，它能在極短

8、的時(shí)間檢測(cè)到電機(jī)的狀態(tài)并實(shí)施跟蹤起動(dòng)。當(dāng)電機(jī)工作在5Hz以上時(shí)，ACS800 Step-up可以不帶編碼盤實(shí)施跟蹤起動(dòng)。跟蹤起動(dòng)功能通過(guò)軟件設(shè)置，不需要任何外圍硬件配置。· 堵轉(zhuǎn)功能當(dāng)轉(zhuǎn)矩低于設(shè)定的限幅，并且在一定的時(shí)間電流高于特定的限幅時(shí)，電機(jī)被認(rèn)為堵轉(zhuǎn)并發(fā)出故障或報(bào)警信號(hào)。· 電機(jī)缺相保護(hù)功能如果所濾波的三相相電流中的一相絕對(duì)值低于設(shè)定值，缺相保護(hù)功能就要發(fā)出故障或報(bào)警信號(hào)。· 接地保護(hù)功能當(dāng)變壓器原邊或變壓器電纜出現(xiàn)接地現(xiàn)象時(shí)，發(fā)出接地故障或報(bào)警信號(hào)。· 過(guò)載保護(hù)和欠載保護(hù)。· 短路保護(hù)。2.1.3 ACS800 Step-up 柜體裝置

9、ACS800 Step-up Drives-MNS 柜體(IP22)安裝了一個(gè)鉸鏈連接的前門， 門上裝有主熔 斷隔離開(kāi)關(guān)的操縱手柄，控制盤安裝組件，和其它一些可選件。冷卻空氣的通風(fēng)窗靠柵格擋著，防止異物進(jìn)入柜體。ACS800 Step-up柜體配置了電源輸入熔斷隔離開(kāi)關(guān)，含快速熔芯，具有電源開(kāi)關(guān)和短 路保護(hù)雙重功能，正弦波濾波器也裝于MNS柜體。同時(shí)輸入接觸器和急停保護(hù)回路作為可選項(xiàng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。2.2 ACS800 Step-up變頻器技術(shù)參數(shù)2.2.1 加速和減速積分ACS800提供了兩個(gè)用戶選擇的加速和減速積分?？梢哉{(diào)整加減速時(shí)間（0到1800S）和選擇積分類型。能夠通過(guò)控

10、制一個(gè)數(shù)字輸入口，在兩個(gè)設(shè)定的積分時(shí)間之間進(jìn)行切換?？蛇x的積分類型是線性曲線和S形曲線：Linear：適合于電機(jī)需要恒加減速的情況。S-curve：S形積分適合于在速度發(fā)生變化的起始階段和結(jié)束階段要求平穩(wěn)變速的情況。2.2.2 輸出的實(shí)際值信號(hào)輸出的實(shí)際值信號(hào)包括：ACS800輸出頻率、電流、電壓和功率電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩中間直流回路電壓實(shí)際控制地（本地/外部1/外部2）給定值A(chǔ)CS800溫度運(yùn)行時(shí)間記錄器（h），kWh記錄器DI/O和AI/O狀態(tài)這些信號(hào)可以通過(guò)總線傳送到上位機(jī)，也可以通過(guò)模擬輸出口輸出，也可以在操作盤上顯示。操作盤上可以同時(shí)顯示三個(gè)信號(hào)。故障記錄包括最近64條ACS800檢測(cè)的事

11、件信息（其中存儲(chǔ)器中保存最近16條事件信息，斷電后也不丟失）。事件信息包括故障和警告的信息。事件信息按照時(shí)間順序顯示。2.2.3 可編程模擬輸出ACS800提供了兩個(gè)可編程的電流輸出口。模擬輸出信號(hào)可以取反和濾波。最小電流可以是0mA或4mA。根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。依靠參數(shù)選擇，模擬輸出信號(hào)可以與下列量成正比，電機(jī)轉(zhuǎn)速，過(guò)程轉(zhuǎn)速（成比例的電機(jī)轉(zhuǎn)速），輸出頻率，輸出電流，電機(jī)轉(zhuǎn)矩，輸出電壓，應(yīng)用塊輸出（PID調(diào)節(jié)器輸出），給定，或給定差值（在給定和PID調(diào)節(jié)器的實(shí)際值之間的差）。還可以通過(guò)通訊模塊（例如現(xiàn)場(chǎng)總線模塊）控制模擬輸出信號(hào)。可編程系統(tǒng)控制輸入可編程系統(tǒng)控制輸入包括：運(yùn)行允許信號(hào)故障復(fù)位信號(hào)

12、系統(tǒng)控制輸入信號(hào)可以通過(guò)數(shù)字輸入口輸入或控制盤輸入，而運(yùn)行允許信號(hào)不能從控制盤給出。這些信號(hào)也可以通過(guò)總線接受上位機(jī)傳送的信號(hào)。2.2.4 模擬輸入ACS800有三個(gè)可編程模擬輸入口：一個(gè)電壓輸入口和兩個(gè)電流輸入口。每個(gè)模擬輸入口都可以通過(guò)調(diào)整信號(hào)的最大/最小極限，濾波時(shí)間常數(shù)，信號(hào)取反選擇來(lái)處理。最小/最大設(shè)定可選的最小值是0V/mA,2V/4mA或輸入調(diào)節(jié)。輸入調(diào)節(jié)允許ACS800最大信號(hào)值。濾波模擬輸入信號(hào)濾波時(shí)間常數(shù)由用戶自己調(diào)整，從0.01s到10s。取反功能：最小模擬輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)最大給定，最大模擬輸入對(duì)應(yīng)最小給定。這些信號(hào)也可以通過(guò)總線接受上位機(jī)傳送的信號(hào)。2.2.5 保護(hù)功能AC

13、S800提供了幾種編程的故障保護(hù)功能和幾種非用戶調(diào)整的已編程的保護(hù)功能。2.2.6 可編程故障保護(hù)功能2.2.6.1 控制盤信號(hào)丟失控制盤信號(hào)丟失功能定義了當(dāng)控制盤選作控制區(qū)時(shí)，在ACS800通訊中斷的情況下ACS800的動(dòng)作。2.2.6.2 外部故障功能帶有外部故障功能，通過(guò)定義一個(gè)數(shù)字輸入口作為外部聯(lián)鎖信號(hào)輸入，可以監(jiān)視外部故障。2.2.6.3 電機(jī)過(guò)熱保護(hù)可以激活電機(jī)過(guò)熱保護(hù)功能并選擇一個(gè)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)模式來(lái)保護(hù)電機(jī)防止過(guò)熱。電機(jī)過(guò)熱保護(hù)模式一種是基于電機(jī)溫度熱模型，另一種基于電機(jī)溫度傳感器元件過(guò)溫指示。電機(jī)溫度熱模型ACS800使用下列假設(shè)來(lái)計(jì)算電機(jī)的溫度：電機(jī)的環(huán)境溫度是30。電機(jī)的溫

14、度使用用戶自定義或自動(dòng)計(jì)算電機(jī)過(guò)熱時(shí)間和電機(jī)負(fù)載曲線。當(dāng)環(huán)境溫度高于30，負(fù)載曲線應(yīng)有所調(diào)整。注意：用戶自定義模型可用于ACS800-07-0490-6及以上功率等級(jí)的單元。熱模型通過(guò)設(shè)置電機(jī)過(guò)熱時(shí)間為350，700，1050秒提供了等價(jià)于標(biāo)準(zhǔn)10級(jí)，20級(jí)，30級(jí)的過(guò)熱繼電保護(hù)。2.2.6.4 堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能ACS800在電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)電機(jī)?？梢哉{(diào)整監(jiān)視極限（頻率，時(shí)間），選擇傳動(dòng)如何動(dòng)作（警告顯示/故障顯示和停止傳動(dòng)/不反應(yīng)）。如果下列條件都滿足，堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能將被激活：1） ACS800輸出頻率低于用戶設(shè)定的堵轉(zhuǎn)頻率極限。2） 電機(jī)轉(zhuǎn)矩上升到由ACS800軟件計(jì)算得到是最大允許值。這個(gè)極

15、限不斷地變化，這是由于變頻器軟件計(jì)算的電機(jī)溫度不斷變化。3） 條件1和2已經(jīng)超過(guò)了用戶設(shè)置的時(shí)間（堵轉(zhuǎn)時(shí)間極限）。2.2.6.5 欠載保護(hù)功能欠載可以作為故障指示出來(lái)。ACS800提供了一個(gè)欠載功能來(lái)保護(hù)機(jī)械設(shè)備，在負(fù)載丟失時(shí)發(fā)出信號(hào)。可選擇為：報(bào)警/報(bào)故障&停止傳動(dòng)/不反應(yīng)。如果下列條件同時(shí)滿足，欠載保護(hù)功能將被激活：1） 電機(jī)負(fù)載低于用戶選擇的欠載曲線（五個(gè)選項(xiàng)）。2） 電機(jī)負(fù)載低于用戶選擇的欠載曲線的時(shí)間超過(guò)用戶設(shè)定時(shí)間（欠載時(shí)間）。2.2.6.6 電機(jī)缺相保護(hù)功能缺相功能監(jiān)視電機(jī)電纜的連接狀態(tài)。這個(gè)功能在電機(jī)起動(dòng)時(shí)特別有用。ACS800檢測(cè)是否電機(jī)任意一相沒(méi)有連接或是不起動(dòng)。缺

16、相功能也在正常運(yùn)行下監(jiān)視電機(jī)連接狀態(tài)。用戶可以定義在缺相時(shí)的傳動(dòng)動(dòng)作。選項(xiàng)是故障顯示，停止，或無(wú)反應(yīng)。2.2.6.7 接地故障保護(hù)接地故障保護(hù)監(jiān)視電機(jī)，電機(jī)電纜和變頻器的接地故障。接地故障判別是基于在變頻器的輸入端的電流互感器對(duì)接地保護(hù)泄漏電流的測(cè)量。發(fā)生接地故障時(shí)，該功能可以選擇為停止傳動(dòng)，給出故障顯示，傳動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行或忽略接地故障。2.2.6.8 通訊故障功能通訊故障功能監(jiān)測(cè)ACS800與外部控制設(shè)備（例如現(xiàn)場(chǎng)總線適配器模塊）之間的通訊。用戶可以定義當(dāng)通訊丟失時(shí)傳動(dòng)的動(dòng)作，以及設(shè)定動(dòng)作的延時(shí)。用戶還可以定義ACS800繼電器或模擬輸出口指示通訊連接的是否處于故障狀態(tài)。2.2.7 已編程的保護(hù)

17、功能不能由用戶改變的ACS800的已編程保護(hù)功能：2.2.7.1 過(guò)流過(guò)流跳閘極限是3.5*I2hd ( I2hd 為額定輸出電流，重載使用)。2.2.7.2 直流過(guò)壓2.2.7.3 直流欠壓2.2.7.4 過(guò)溫ACS800監(jiān)視逆變器模塊的溫度。如果逆變器模塊溫度超過(guò)115，給出警告。過(guò)溫跳閘極限是125。2.2.7.5 短路ACS800具有獨(dú)立監(jiān)視電機(jī)電纜和逆變器短路保護(hù)的功能。如果短路發(fā)生，傳動(dòng)將不會(huì)起動(dòng)，并顯示故障。2.2.7.6 過(guò)頻如果ACS800輸出頻率超過(guò)預(yù)設(shè)值，傳動(dòng)停止，顯示故障。預(yù)設(shè)值是超過(guò)最大絕對(duì)轉(zhuǎn)速極限（在DTC模式下）或最大頻率極限。2.2.7.7 I/O控制板部故障如

18、果應(yīng)用電機(jī)控制板（RAMC）不能與I/O控制板（RIOC）或擴(kuò)展I/O板（數(shù)字I/O擴(kuò)展板或模擬I/O擴(kuò)展板）通訊，傳動(dòng)停止，并顯示故障。2.2.7.8 部故障如果ACS800檢測(cè)到部故障，傳動(dòng)將停止，并顯示故障。2.2.8 其它特性有模擬和數(shù)字接口擴(kuò)展模板以及多種現(xiàn)場(chǎng)總線適配器可供選擇。置PID調(diào)節(jié)器可以方便實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。2.2.9 極限ACS800可以設(shè)定轉(zhuǎn)速，電流（最大），轉(zhuǎn)矩（最大）和直流電壓的極限。2.2.10 功率極限最大允許電機(jī)功率是1.5*Phd。如果超過(guò)了這個(gè)極限，電機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)地受限制。這個(gè)功能保護(hù)了ACS800的部整流橋防止過(guò)載。2.2.11 自動(dòng)復(fù)位ACS800可以在過(guò)流

19、，過(guò)壓，欠壓和AI<Min（模擬給定丟失）故障時(shí)自動(dòng)復(fù)位。必須由用戶根據(jù)需要自行設(shè)置自動(dòng)復(fù)位功能?；蛴蓞?shù)16組；選定一個(gè)DI口為手動(dòng)復(fù)位。2.2.12 參數(shù)鎖定由參數(shù)16組完成參數(shù)鎖定設(shè)定工作。2.3 降壓變壓器降壓變壓器采用干式整流變壓器?？紤]到系統(tǒng)的冷卻，變壓器與變頻器分開(kāi)布置。變壓器電壓根據(jù)用戶不同的電源參數(shù)（6KV、10KV）定制。變壓器電壓調(diào)整圍：±2x2.5% 變壓器一次側(cè)額定頻率：50±5%Hz絕緣等級(jí)：H級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP20（帶罩）冷卻方式：自冷連接方式：電纜進(jìn)線（下進(jìn)下出）色標(biāo)：RAL70322.4 升壓變壓器升壓變壓器在高-低-高變頻應(yīng)用配置中占

20、據(jù)主要的環(huán)節(jié)。大多數(shù)品牌的變頻器在高-低-高應(yīng)用中，其輸出側(cè)不含有正弦波濾波器，因此對(duì)升壓變壓器的制造和性能提出了很高的要求，必須特殊設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，增加了投資成本。而ACS800 Step-up傳動(dòng)裝置含有正弦波濾波器，提高了升壓變壓器和電機(jī)使用壽命，并且降低了投資。由于正弦波濾波器在工作時(shí)會(huì)造成輸出電壓的下降，此損失的電壓要由升壓變壓器來(lái)補(bǔ)償。同時(shí)考慮變壓器到電機(jī)電纜阻抗壓降和電機(jī)的阻抗壓降，變壓器副邊電壓也要適當(dāng)提高。升壓變壓器采用干式變壓器?？紤]到系統(tǒng)的冷卻，變壓器與變頻器分開(kāi)布置。變壓器電壓根據(jù)用戶不同的電機(jī)參數(shù)（6KV、10KV）定制。變壓器電壓調(diào)整圍：±2x2.5% 變壓器一次側(cè)額定頻率：50±5%Hz絕緣等級(jí)：H級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP