200kw变频器性能测试系统

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杭州诺轩测控技术有限公司
变频器性能测试系统
技术资料
杭州诺轩测控技术有限公司 2011 年 12 月
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杭州诺轩测控技术有限公司
1.目的
本变频器性能测试系统设计用于 200KW 变频器控制和测试,并可以实现能量 回馈至电网功能(15KW 以下采用功率电阻耗能)。
2.主要特点
1)遵循国家标准 GB/T 3797-2005 《电气控制设备》进行设计,满足变频器测 试实验的一般要求。 2)测试系统发电运行状态时可通过 ABB 四象限变频器向电网回馈能量,达到节 约能源的目的。 3)具有转速控制模式及转矩控制模式两种基本控制模式。 4)可模拟典型负载特性,如水泵/风机类负载、起重机类负载等。
200KW 变频器性能测试系统
200KW 变频器性能测试系统
分界面 1
分界面 2
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200KW 变频器性能测试系统
杭州诺轩测控技术有限公司
分界面 3
实时报警画面:实时报警画面实时显示试验过程中的报警。可根据要求对模 拟量的上上限、上限、下限、下下限,开关量的打开、关闭等进行报警,可以做 到报警条件一旦发生,即可做出报警。一旦试验台故障,则可通过故障判断找出 引起故障的原因,这对缩短故障的处理时间提供了有力的武器;
开关量模块:
相应扩展模块
模拟量模块:
相应扩展模块
以太网通讯模块:
具备
3 工控机
CPU
Intel 5800 (双核 3.0G) 联想
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内存
硬盘
DVD 光驱
显卡 RAM
LAN 连接
显示器
操作系统
3.1 系统性能 输入电压:
控制方式:通讯方式
3.2 实现功能
系统的启/停控制
负载电机的速度控制
电机的输出电压显示
输出转矩控制及显示
电流显示
电压和电流显示
运行状态显示
报警及故障记录
模拟负载设置等高级功能
远程启停/运行状态显示/数据统计分

曲线存储及报表打印
其他运行和控制的必要项目
3.3 元器件配置 上位机:
通讯卡:
编程软件:
监控软件:
二 系 统 技 术 指 最大输出转矩

最大转速
零速转矩
转矩控制精度
1 变频柜
参数
规格及型号
生产厂家
1.1 系统性能 电源电压:
AC 380V,±10 %
供电电压显示
具备
输出电压、电流控制显示
具备
转矩(自动、手动)控制显示
具备
本地/远程控制器启停 1.2 实现功能 故障显示功能
具备 具备
保护功能
具备
通讯接口与协议
以太网连接
ModbusTCP 协议
1.3 元器件配置 变频器:
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9.性能指标表
参照招标文件的性能指标要求,列出本系统性能指标如下:
一 电气传动部分
额定功率:
额定电压
额定电流
电力测功机 电机频率
电机参数
过载系数
额定转速
200KW 380V 360A 0~120Hz 1.5(基速)/1 分钟
0~750~1500 rpm
额定转矩
2800N.m
7.远程操作台
操作台内包括了操作电脑,控制器,控制/仪表回路,实现对整个系统的操 作和监视,安全保护、联锁等功能。
在操作台盘面具备以下基本的指示及按钮功能: 1. 运行/停止指示和按钮 2. 控制电源开关 3. 手动/自动控制选择旋钮 4. 模式选择旋钮 5. 转矩设定旋钮 6. 速度设定旋钮 7. 转矩显示仪表 8. 速度显示仪表 9. 故障指示 10.紧急停止按钮
制及监控软件。
主要元器件清单
序号
名称
1
变频器
2
PLC
3
界面软件
4
操作电脑
5
远程操作台
描述 ACS800-17,能量再生型,200KW,含网侧 电抗器,以太网模块 AC500,含以太网模块
ForceControl V6.1 商务系列 T4980 按后续详细设计图定制
数量
1套
1套 1套 1台 1台
备注
ABB
实时趋势画面:实时趋势画面显示试验参数的实时曲线。根据试验参数绘制 曲线,方便试验人员了解试验参数的变化趋势,做出正确的判断。
历史报警画面:历史报警画面可根据需要显示以往的报警,方便试验人员了 解试验参数的异常情况,查找问题。
历史趋势画面:历史趋势画面可根据需要显示以往试验参数的曲线。并可查 询曲线上某一时刻的数值。将机组发生的故障按时间顺序记录在案并打印,便于 查询,为日常检修提供依据方便试验人员分析比较不同试验的曲线,做出正确判 断。
转矩脉动
动态转矩转速曲线
转矩动态响应时间 动态转矩给定方式 波形畸形率
输出三相不平衡 噪声 测量表精度 测量数据远传\采集\统计\分析\控制 能量回馈能力
2G 500G 非刻录 512M 100M 19 寸液晶 Windows XP 中文版
AC 220,±10 % 以太网通讯,ModbusTCP
具备 具备 具备 具备 具备 具备 具备 具备 具备 具备
我公司向用户免费提供设备使用技术咨询。
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附录 ABB 变频器简介
概述 ACS800 是最新一代全数字交流变频器,能达到控制交流电机的完美极限。 ACS800 是第一代采用直接转矩控制技术(DTC)的交流变频器,它能够在没有光码 盘或测速电机的反馈的条件下,精确控制任何标准鼠笼电机的速度和转矩。 ACS800 标准变频器模块从 1.1KW 至 2800KW 所有功率范围都是 IGBT 功率模块, 并且在变频器内部设置了进线电抗器,从而有效地抑制了高次谐波对电网的影 响;为满足不同应用的需要,ACS800 产品系列提供了全范围的制动能力。ACS800 紧凑型的设计使系统所需的 EMC 滤波器(可选项)可以安装在变频器内部,而无 须任何附加空间和电缆。同时 ACS800 内部还可以安装三个可选模块:I/O 扩展 模块、现场总线适配器、脉冲编码器接口模块等。在大多数应用中,磁通制动或 带有制动斩波器和制动电阻的动态制动都可以提供有效制动功率。ACS800 产品 系列还提供再生制动的型号,可以将再生能量回馈电网而不是消耗在制动电阻 上。这在持续回馈的负载或大惯性负载减速的应用中很有益处。ACS800 变频器 满足多种应用要求 -从最简单的到最复杂要求的应用。
2)软件界面(案例) 主画面:主画面显示整个试验系统的仿真图。实时动画形式显示开/停机等 过程,及主要参数的数字量显示、速度给定、转矩给定、 实际转速、实际转矩、 电机电流、电机电压及其他参数等等; 故障报警信息将在下部信息栏内显示。
200KW 变频器性能测试系统
主界面
5
杭州诺轩测控技术有限公司 分画面:分画面显示试验台电机的实时数据。转矩给定负载曲线选择及画面 。
具备 具备
自带 ABB PLC 编辑软件 力控组态软件
≥2800Nm 1500rpm,取 决 于 电 机 100%额定转矩
ABB 力控科技
闭环,±3%额定转 矩,典型值
闭环,±1%额定转 矩,典型值
速度信号来自编码 器,转矩信号来自变频 器 额定转矩下 <5ms
通讯给定
总谐波 ≤5%,能量回 馈时
0.5% <75dB(A) <±0.5% 具备 97%额定功率
4.基本工作原理
本测试系统利用两台通过联轴器将轴联结到一起的电动机实施测试过程:当 被试变频器驱动其中一台电动机(驱动电机)转动时,另一台电动机(负载电机) 会产生适当阻力矩,阻止其转动,模拟电机负载加载工况以达到测试效果。
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基本工作原理
5.系统结构
本测试系统主要包括高性能四象百度文库柜式变频器,远程操作台及相应的完整控
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10.文件及资料
提供给用户的文件及资料为一套纸质版本和一套电子版本(光盘),包括本 测试系统安装、测试、使用、维修、保养等基本内容及用户指定的其他内容。一 般于用户现场安装调试完毕时提供,也可在其他用户指定时间内提供。
主要包括: 装箱单 系统手册 设备使用说明书 安装图纸 电气图纸 证书 出厂检验报告 调试记录及报告
ABB ACS800 系列能量再 ABB
生回馈型
控制元器件:
进口元器件
ABB
1.4 合 格证 、装箱 清晰
符合

1.5 说明书
详细(中文)
符合
1.6 相关附件 齐全
符合
1.7 外观
完好
符合
1.8 搬运
预留叉车孔,方便搬动
符合
1.9 进线方式 上进上出
符合
1.10 防护等级 IP21
标准配置
2 远程操作台
11.质量承诺及服务
我公司负责所投标设备的设计、制造、试验、包装、运输、交货、安装指导 、 现场调试、培训以及后续售后服务等,并郑重承诺所制造的设备能实现设计功能, 符合相关和行业规范、标准,符合技术要求,并通过验收合格。
所投标设备从验收合格交付使用之日起,保修壹年。在保修期内,本公司对 因产品设计、制造、安装等质量问题引起的设备故障进行免费维修,免费更换存 在质量问题的零部件。对保修期外或非质量问题引起的设备故障,终身提供维修 服务,仅收取服务成本费用。
8.人机界面软件
在操作电脑上运行人机界面软件,实现更进一步的各种高级设置及功能,大
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杭州诺轩测控技术有限公司 大便利变频器测试实验的进行。
1)界面软件基于力控组态软件设计,实现友好的人机界面,实现现场试验 数据在计算机上的实时及真实显示,并根据试验数据绘制实时曲线,对异常情况 做出报警,根据需要对试验数据进行记录,查询历史报警及历史曲线,生成试验 报表。画面有:主画面、分画面(各分系统)、实时报警画面、实时趋势画面、历 史报警画面、历史趋势画面、参数列表画面、参数棒图画面、报表画面。
ABB 力控科技
联想
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6.四象限变频器
本系统选用 ABB ACS800 系列变频器中的能量再生型号 ACS800-17,200KW 重 载型,其是一款紧凑的,配备了能量回馈再生模块的柜体式高性能传动单元。它 提供了包括进线侧滤波器在内的能量可再生运行的所有器件,允许能量在电动模 式和发电模式之间转换。
ACS800 系列变频器的特点
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* 将 DTC 技术和模糊控制理论合二为一,构成高性能、低成本的变频 器调速产品,并且性能大大优于矢量控制变频器。 * 在 DTC 中,定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号 处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新 40,000 次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新,逆变器 的每一次开关状态都是单独确定的。这意味者传动可以产生最佳的开关 组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。在 DTC 中不需 要对电压、频率分别控制的 PWM 调制器。因此没有固定的斩波频率,在 实际运行中,不会产生其它变频器驱动电机时所发出的那种高频噪声, 同时也降低了变频器本身的功耗。 * 标准内置交流电抗器,明显降低了进线电源的高次谐波含量,大大 降低了变频器的电磁辐射,同时保护整流二极管和滤波电容器免受电压、 电流的冲击。 * ACS800 内置五个标准应用宏(工厂宏、手动/自动宏、PID 控 制 宏 、 顺序控制宏、转矩控制宏)和两个用户宏(自定义宏)。PID 控制宏,可直 接用于压力、风量、流量等类型的过程控制,而不需要任何附加电路。 * 丰富、灵活的自适应性编程,如同一个小型的 PLC 安装在变频器内 部。在无需任何附加软硬件支持的情况下,用户可以自由地定义程序块 的输入、程序块与 I/O 口或控制器的连接,以实现逻辑运算、数学计算 和过程控制的功能。 * ACS800 控制盘有四种不同的键盘模式:实际信号和故障纪录显示模 式、参数模式、功能模式和传动选择模式。在实际信号显示模式中可以 同时监视三个实际信号,诸如频率、转速、电流、流量等信号。 * 启动向导功能,使 ACS800 的调试变得非常简便。当用户第一次给传 动上电时,启动向导会引导用户完成所有的调试步骤,用户不必再担心 会忘记设置某组参数。
可编程控制器(PLC)作为整个测试系统的控制核心,运行控制程序,执行 数据分析、运算,发出控制命令,并扮演人机界面的数据源角色。可编程控制器 通过以太网联接用于人机交互的 PC 及 ABB 变频器。以太网通讯保证了人机交互 数据的高刷新速率及与外部系统连接的灵活型和通用性,并且也保证了负载模拟 等高级设置及功能的实现。在本测试系统中选用 ABB AC500 系列 PLC,保证与 ABB 变频器的通讯集成并统一。
3.外部环境要求
综合考虑相关国家标准及系统所用元器件要求,系统正常运行所需外部环境 条件如下: 1)温度及湿度 环境最高温度不超过+40℃,且在 24 小时内其平均温度不超过+35℃,最低温 度不低于-5℃。 最高温度+40℃时相对湿度不超过 50%,允许偶然产生的适度凝露。 2)供电电源 交流供电系统 TN-S,电源容量 250KVA,电源电压 380V±10%,电源频率 50Hz ±2%。
2.1 系统性能 控制电源电压:
AC 220,±10 %
给定信号:
通讯/按钮给定
2.2 实现功能 手动/自动变频柜控制
具备
手动/自动速度、转矩给定
具备
本地发电机输出电压、电流、频率、转 具备
矩显示
故障、启停显示
具备
过励、过热、过流、缺相保护
具备
2.3 元器件配置 控制器
PLC
PLC:
AC500
ABB
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200KW 变频器性能测试系统
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参数列表画面:参数列表画面以列表形式显示参数的实时数据。 参数棒图画面以棒状图形式显示试验参数的实时数据。 报表画面:报表画面以报表形式显示试验的试验报告,并可随时打印。
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帮助信息:为在线帮助信息和软件使用说明。
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