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1、1. ACS6000 的主要技术特点包括：A、基于先进的 DTC 控制理论，转矩响应时间比传统的磁通向量控制或脉冲宽度调制的控制方式快 10 倍，具有精确的静态速度和转矩控制。B、采用 IGCT 集成化门极换流晶闸管 IGCT 是专为中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。IGCT 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。C、采用 ARU 有源整流单元允许四象限运行 ,这使得在整个功率范围内正反两个方向
2、上的再生制动成为可能。ARU 在整个运行范围内将功率因数控制为 1 ，即使在低速范围也是如此。ARU 能随时补偿连接到同一电网的其他负载产生的无功功率。ARU 通过使用预定义，脉冲优化模式减少和消除主电网上的谐波。D、公共直流母排方式将多组整流器和逆变器都连到同一直流母排上。允许多个传动负载连接到一台变频器上。某一电机制动产生的能量可以通过直流母排传递到其他逆变器上，而不必由整流器担负。ACS 6000 具有极高的可靠性和短暂的维修时间，主要表现在： 成熟的技术：ACS 6000 采用的 IGCT 技术是基于成熟的 GTO 技术。并且 IGCT 已在中压变频领域内成功的应用了 12 年。 最低
3、的元器件数量：IGCT 的快速开关能力无需缓冲电路。因而所需的功率元件数目更少，运行的可靠性更高。 无熔断器设计：由于采用无熔断器设计，避免使用不可靠的熔断器，因而提高了整体可靠性。 故障诊断系统：综合自诊断监视系统产生精确的故障信息，给出故障类型和故障位置。因而可以对故障进行快速而准确的定位，降低了故障查找的时间。 功率电路的简化：功率电路的简化和硬件的模块化设计，不仅形成极高的利用率而且为最小停机时间的维护和维修概念打下了基础，例如：一相模块的更换时间不到一个小时。2. 主回路组成ACS 6000 采用模块化设计，所有模块可以根据所需的输出功率，电机配置和工艺需求进行配置。系统主要包含以下
4、部分： 有源整流单元 （ARU）：6-脉波自换流电压型变流器 逆变单元 （INU）：6-脉波自换流电压型逆变器 电容组单元 （CBU）：直流回路电容 终端单元 （TEU）：功率电缆的接线终端部分 控制单元 （COU）：控制系统 （集成在 TEU 单元中） 水冷单元 （WCU） 客户接口单元 （CIU）：附加的 I/O 接口 输入滤波单元 （IFU）：用于 ARU 的谐波滤波器（根据供电单元的配置） 电压限幅单元 （VLU）：动态直流电压限幅电路 励磁单元 （EXU）：6- 脉波晶闸管桥ACS6000多传动配置示意图3. 系统说明1.1 17BU主回路断路器（卖方现场适配）主回路断路器必须满足隔
5、离变压器原边额定电压和额定电流的要求。主回路断路器必须配备电流互感器和保护继电器以保护变压器和变压器一次侧电缆。能够响应变压器一次侧绕组或一次侧进线电缆的短路故障，同时能承受变压器的冲击电流；能够响应变压器二次侧绕组、变压器二次侧电缆以及变频器输入整流桥的短路故障；能够响应变压器和电缆的长时间过载。从安全的角度考虑，主回路断路器必须由 ACS 6000 变频器来操作。1.2 18BU隔离变压器ACS 6000 变频器必须通过隔离变压器供电。变压器二次侧绕组必须根据变频器输入整流桥脉冲数的不同提供相位移。隔离变压器另外一个作用是提供足够的感抗将电网侧谐波限制在 IEEE 519-1992 和 G
6、B/T 14549-93 标准所要求的限值范围内。1.3 19BUACS 6000 变频器ACS 6000 变频器是高性能的高压交流传动系列产品，拓扑结构为电压型三电平 IGCT 逆变器，适用于负载速度转矩快速精确的要求。ACS 6000 其最高的系统可靠性源自于ABB 最新一代功率半导体元器件集成门极换流型晶闸管(IGCT)。卓越的转矩特性和速度特性源自于 ABB 直接转矩控制 (DTC)技术。ACS 6000 变频器具备完善的接口，可以友好地集成到大型过程控制系统中。1.4 20BUIGCT功率半导体器件 新型功率半导体器件 IGCT(集成门极换流型晶闸管 )是ABB 公司专为高压变频器市
7、场研制开发的。IGCT 具有IGBT(绝缘门极双极性晶体管)的高开关频率特性，同时还具有GTO（可关断晶闸管）的高阻断电压和低导通损失率特性。因此IGCT是无须串联即可直接应用于高压电网的高速低损耗的功率半导体器件。IGCT继承并超越了IGBT技术和GTO技术。IGCT 技术参数： 瞬时开关频率高达： 20KHz 开关时间（关断）： 1 s 电流变化率： 4kA/ s 电压变化率： 10-20 kV/ s 交流阻断电压： 4.5kV 直流阻断电压： 2.8kV IGCT 的故障率 FIT：100IGCT 特性： 与 IGBT 相媲美的快速开关特性 低开关损耗 低通态损耗 均质开关特性 无需缓冲
8、电路集成续流二极管 高可靠性ACS 6000系统的平均无故障时间为6 年。1.5 21BUDTC控制技术直接转矩控制(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。 集成转距控制器和调制器 距控制周期为 25s ，其响应速度是目前最好的交流传动的 10 倍，直流传动的1
9、00 倍 高动态精度和静态精度 快速的转矩响应DTC 100ms 零速满转距的高启动转距特性，适用于传送带设备和挤压机应用 高过载能力，适用于窑应用1.6 22BU无熔断器设计ACS 6000 是一种无需熔断器保护的高压变频器。此专利设计使用最新一代功率半导体开关器件IGCT作为主电路保护。不同于传统的熔断器，位于整流器和直流回路之间的 IGCT可以直接把逆 变器和主电源隔离，且分断时间为25微秒，比传统的快速熔断器快100倍。使用 IGCT作为传动系统的保护设备，使得传动系统的元器件数目更少， 从而使ACS 6000具有卓越的可靠性。不同于其它的功率半导体器件，IGCT可以作为保护设备源自于
10、在高压等 级下的低通态损耗和高速关断的能力。1.7 23BU公共直流母线技术ACS 6000是基于电压型逆变器技术基础之上的。因此整流器和逆变器都与同一直流电容相连。整流器和逆变器是解耦的。因此可以将多个逆变器和整流器连接至同一公共直流回路。以这种方式ACS6000可以给多台电机或大电机供电。1.8 24BU特殊功能U电机辨识基于电机铭牌上的数据，ACS 6000内部DTC电机模型的所有参数将自动计算。此程序通常在调试时只需运行一次。然而，如果需要(例如，ACS 6000变频器驱动其它的电机)可以随时进行电机辨识运行。U主电源失电跨越当输入主电源丢失时，ACS 6000利用旋转的电机和负载的动
11、能继续维持运行，但没有转矩输出。只要电机在旋转并向ACS 6000提供足够的能量，ACS 6000就可以保持正常运行。当供电恢复后，电动机自动地加速至原来设定的速度值并回复到正常工作状态。根据负载惯性，失电跨越的时间最长可达5秒。U磁通优化当电机负载未饱和时，ACS 6000自动优化电机磁通，降低总体能耗和电机噪音。依据负载转矩和速度，总体效率(变频器和电机)可以提高1-10。U跟踪启动处在惯性旋转状态的电机可以切至ACS 6000的输出侧。ACS 6000自动检测电机的运行状态并重新启动电机。U临界转速当电机在调速过程中需要避开某些电机速度或速度带时，例如机械振动问题，可采用临界转速功能。U
12、保护功能ACS 6000 提供完善的保护功能，包括： 电机绕组温度 整流桥短路 电机堵转 充电故障 电机欠载 电源缺相 电机超速 过电流 欠电压 逆变器短路 电机缺相 接地故障 过载 通讯故障 过电压 测量信号丢失 电池检测 冷却回路检测1.9 25BU良好的使用性能U最大利用率高可靠性和短暂的维修时间使ACS 6000具有最大的利用率。ACS 6000 的高可靠性源自于： 成熟的技术：ACS 6000采用的IGCT技术是基于成熟的 GTO技术。并且IGCT已在中压变频领域内成功的应用了10年的时间。 最低的元器件数量：IGCT 的快速开关能力无需缓冲电路。因而所需的功率元件数目更少，运行的可
13、靠性更高。 无熔断器设计：由于采用无熔断器设计，避免使用不可靠的熔断器，因而提高了整体可靠性。ACS 6000 短暂的维修时间源自于： 诊断系统：综合自诊断监视系统产生精确的故障信息，给出故障类型和故障位置。因而可以对故障进行快速而准确的定位，降低了故障查找的时间。 功率电路的简化：功率电路的简化和硬件的模块化设计，不仅形成极高的利用率而且为最小停机时间的维护和维修概念打下了基础，例如：一相模块的更换时间不到一个小时。U卓越的性能卓越的性能源自于快速而精确的过程控制和低能量耗耗。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：
14、 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低能量损耗源自于： 最小的无功消耗由于采用ARU，传动无功功率的消耗可以忽略不计。供电系统仅需按有功功率消耗进行设计。无需无功功率补偿装置。 四象限运行配置ARU 的传动适用于再生制动。因而在许多场合下可以降低整个系统的能量消耗。U最低的维护成本由于维护周期的延长、维护作业次数的降低以及在线维护，使得维护成本降至最低。维护周期的延长和维护作业次数的降低源自于水冷却方式： 易损部件，例如风冷系统所需要的风扇和轴承，已不再使用。 无需通风口。灰尘不会进入系统并且无需空气过滤器。在线维护： 冗余的冷却泵可在系统
15、运转时维护或更换。1.10 26BU结构设计U防护等级水冷型ACS 6000标准产品提供IP32保护等级的柜体。U电缆进出线功率电缆和控制电缆的进出线方式均采用下进出线的方式。U柜门机电联锁功率单元的柜门与接地开关以及主电路断路器机电联锁，从而保证只有在断开主电源，直流电容放电结束并且接地开关接地后，功率单元的柜门才能打开。同样，只有在关好柜门并且接地开关处于断开状态，才能闭合主回路断路器给变频器上电。1.11 27BUPC 工具UDriveWindow 软件DriveWindow 软件提供多种先进的易于使用的友好的调试和控制工具。DriveWindow软件的灵活性体现在该软件适用于ABB多种传动产品的调试和控制，DriveWindow 可在线工作。 参数和信号工具提供一套完整的在线或离线模式的参数检查、研究和修改。 监视器工具提供监视数字和模拟信号的图形界面。 数据记录工具提供全面、快速和准确的事件跟踪。 故障记录工具显示故障记录。 为调试应用软件和设置参数，应用工具会给出信号的极限值。7BU
