第三章ACS6000有源整流和逆变技术介绍
ACS6000中压交直交变频系统在大同煤矿集团公司麻家梁矿主井提升机的应用
ACS6000中压交直交变频系统在大同煤矿集团公司麻家梁矿主井提升机的应用摘要:ACS6000中压交直交变频系统具有功率大、运行元件少、结构简单、可靠性高、响应速度快、功率因数为1、谐波小噪声低、对电网冲击小、能耗低等特点,且其控制、保护、操作、维护功能齐全,动态、静态控制性能优越,故障自诊断系统完善,查找故障简单方便,多重保护系统保证提升机系统安全可靠运行。
关键词:提升机中压交直交变频系统安全可靠随着同煤集团千万吨矿井的建设,许多大功率、高效能的先进设备也不断地被引进,使我们的生产水平与国际水平接轨。
麻家梁矿主井担负着矿井原煤的提升任务,是保证矿井生产能力的喉舌设备,其安全、可靠运行是保证产量的首要条件。
该设备采用落地式、摩擦式提升机,提升容器为45吨箕斗,提升高度595.8 m,井筒直径Φ9.0 m；提升机滚筒直径Φ5700 mm(重55.6t)；电机采用三相同步电机,功率7000 kW；额定提升速度13.73 m/s,加速度0.75 m/s2；制动系统采用14对制动器、两台液压站同时运行,互为热备用状态；主变压器(双绕组)为2500 kV A,高压:5000 V,低压3160 V。
对于这样大功率的提升机,实现对其有效控制,确保提升机安全可靠运行至关重要。
我们采用ABB公司ACS6027-A12-2S09型中压交直交变频系统,实现对提升机传动系统、控制保护系统、行程监视保护系统和操作维护系统的控制。
1 技术性能及特点ACS6027-A12-2S09型中压交直交变频系统是连续输出直接转矩控制,适用于3-27兆瓦电机的转速及转矩控制的中压变频器,该系统可快捷方便地设计、计算、组态矿山提升机电控系统。
该系统供电电压3160 V,输出功率14000 kV A,电机轴带法兰与滚筒通过螺栓连接,采用12脉的传动系统控制。
主要由以下几部分组成: 有源整流器单元(ARU)、逆变单元(INU)、电容器组单元(CBU)、水冷单元(WCU)、控制单元(COU)、励磁单元(EXU)。
ACS6000中压传动系统的原理及应用
ACS6000中压传动系统的原理及应用摘要对公司在168新型钢管厂穿孔主电机的中压传动系统ACS6000的硬件组成进行了较详细地分析。
关键词ACS6000 IGCT 整流逆变一前言ACS6000SD是advant control system 6000 synchronous drive的缩写。
ACS6000SD是ABB 公司出品的大功率同步电动机所使用的中压传动无级调速系统（简称中压传动系统），它允许用在同一个直流母线上带多个整流单元和逆变单元，从而来实现拖动多个机械设备的功能。
它所使用的功率元件是IGCT（Integated Gate Commutated Thyristor），是一种大功率，高电压的功率元件。
我公司采用的ACS6000中压传动系统是作为拖动穿孔机的两台4000KW同步电机变频调速装置，其进线电压是50Hz交流3160V，中间的直流电压为4850V，输出电压为32.33~40Hz交流3150V。
二硬件组成本厂的ACS6000中压传动系统包括两个ARU（Active Rectifier Unit）整流单元，两个INU（Inverter Unit）逆变单元，两个CBU（Capacitor Bank Unit）电容单元, 一个VLU（Voltage Limiter Unit）电压限幅单元，两个COU（Control Unit）控制单元，两个EXU（Excitation Unit）励磁单元，一个WCU（Water Cooling Unit）水冷单元和三个TEU（Terminal Unit）动力电缆的连接单元，其中有两个TEU是和COU在一个柜体内，详见图1。
图1下面对每个单元作详细的介绍1．ARU（Active Rectifier Unit）整流单元和INU（Interface Unit）逆变单元ARU的作用是将交流整流成直流，INU的作用是将直流逆变成交流。
ARU和INU的硬件组成基本上是相同的，唯一的不同就是ARU比INU多两块ASE（Anti Saturation Equipment）防磁饱和板。
ACS6000中压交流传动系统在南南铝热轧线的应用
ACS6000中压交流传动系统在南南铝热轧线的应用广西南南铝加工中厚板热轧厂粗轧机主传动系统应用的是ACS6000中压变频传动系统，采用DTC控制技术和IGCT作为功率元件。
详细介绍了该系统的硬件组成和技术特点。
1 引言广西南南铝加工中厚板热轧厂粗轧机主传动电机采用2台7000KW （AC3.16KV）交流同步电机驱动。
ACS6000交—直—交变频传动系统作为电气传动系统，采用三电平技术、电力电子元件IGCT以及DTC技术。
整流装置由三套11MV A有源整流单元并联组成；逆变装置有两组，每组两套11MV A逆变单元并联组成；IGCT相模块为电力电子元件。
两套可控硅整流桥和独立的励磁变压器组成两套励磁单元，分别为两台电机提供励磁电源。
2 ACS6000的硬件组成和功能本厂使用的ACS6000中压交流传动系统包括2个励磁单元、2个水冷单元、3个有源整流单元、4个逆变单元、3个控制单元、2个电容器组单元、4个终端接线单元、1个电压限幅单元和两台交流同步电机。
2.1 励磁单元EXU（Exciter Unit）用于同步电机励磁的EXU有两种型号可供选择，直接励磁和无刷式励磁，本厂采用的是直接励磁方式。
EXU主要结构包括由晶闸管组成的整流桥和由大电阻组成的过压保护装置OVP（Overvoltage Protection），用来保护瞬时大电流对整流桥的冲击。
OVP中使用了击穿二极管BOD（Break Over Diode），作为过电压保护器件。
2.2 水冷单元WCU（Water Cooling Unit）WCU的作用是向主功率元器件（IGBT相模块等）提供内循环冷却水，将功率元器件产生的热量与外循环系统冷却水进行热交换。
主要部件有两台泵（一备一用）、一个热交换器，并配有水流量、压力、液位、温度等检测。
两台泵定时进行运行和备用模式的自动切换，即使系统处于运行状态，也可对其进行维护。
2.3 有源整流单元ARU（Active Rectifier Unit）本厂使用的ARU采用最大的11MV A模块，三套并联，构成33MV A的最高功率容量。
《整流与有源逆变》课件
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案例二：在轨道交通中的应用
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整流器用于将交流电转换为直流电，为轨道交通车辆提供 动力。
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整流器在地铁、轻轨和有轨电车等轨道交通系统中广泛应 用，确保车辆的安全、稳定运行。
有源逆变技术应用案例
案例一：在可再生能源并网中的应用
有源逆变器用于将直流电转换为交流 电，实现可再生能源并网。
有源逆变器在太阳能、风能等可再生 能源发电系统中得到广泛应用，能够 提高并网的稳定性和效率。
案例二：在工业自动化中的应用
有源逆变器用于驱动电机、加热器和 焊接机等设备。
在工业自动化领域，有源逆变器能够 提供精确的电压和电流控制，实现设 备的快速、高效和稳定运行。
将直流电转换为交流电，通过半导体开关器件的开关作用实 现。
应用场景的比较
整流器
广泛应用于电解、电镀、电梯、空调 等场合，将交流电转换为直流电以满 足设备需求。
有源逆变器
应用于太阳能并网、电动车充电桩、 变频器等领域，将直流电转换为交流 电以满足特定需求。
技术优劣的比较
整流器
技术成熟，转换效率高，可靠性高，但 会产生谐波污染。
详细描述
有源逆变在许多领域都有广泛的应用，如可再生能源并网、分布式发电系统、电机驱动 、无功补偿等。通过有源逆变技术，可以实现高效、灵活的电能转换和控制，满足各种
不同的电力需求。
03
整流与有源逆变的比较
工作原理的比较
整流器
将交流电转换为直流电，通过二极管或可控硅等元件的单向 导电性实现。
变频调速技术ACS6000概述
变频调速技术现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。
电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。
20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。
1. 交流变频调速的优异特性(1) 调速时平滑性好，效率高。
低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
(2) 调速范围较大，精度高。
(3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
(4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。
(5) 易于实现过程自动化。
(6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。
(7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
2. 与其它调速方法的比较这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。
在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。
例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。
此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。
而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。
第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。
第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千转。
ACS6000中压传动
第一章说明1.1 教材内容教材由九章组成，分别为：第一章说明：整体介绍，和ACS6000中用到缩写。
第二章硬件描述：讲述电气柜门锁、辅助电源系统信息和各个ACS6000电气柜描述。
第三章控制系统：硬件和软件、用户接口和ACS6000的硬件I/O的概述。
第四章标准控制和保护功能：讨论控制、监控和保护功能。
第五章控制面板：描述控制面板功能和提供参数设定说明。
第六章电气安装：提供串行通讯、终端信号、电源电缆和辅助电源电缆连接规则。
第七章调试信息：提供创建冷却系统信息。
第八章操作：介绍ACS6000安装和调试完以后，控制面板和柜门上按钮的使用。
第九章预防维护：介绍维护任务。
. . ..第二章硬件描述2.1 概述ACS6000是为大功率的异步电动机和同步电动机设计的中压传动设备。
它是标准设计，其公共直流母线允许多个整流器和逆变器组成的多传动。
该传动由标准电气单元组成，每个单元专门有一个功能。
标准设计使得ACS6000对于特殊工业运用可达到最佳的配置，ACS6000用到的不同变频器单元，在这一章将进行讲述。
2.2 门锁装置的电源部分，都有一个电子机械互锁系统。
它的操作系统是与安全接地开关结合应用的，电子互锁根据外部主回路断路器的信号进行工作。
互锁系统确保了，只有在主电源没有接入、直流母线上的电容器电能已经释放，并且接地隔离器已经关闭的情况下，电源柜的门才能被打开。
同时这个互锁系统也确保，只有所有柜门关闭、接地隔离开关打开的情况下，主电源才能够接入传动。
控制柜和水冷柜没有安装锁，可以一直打开。
2.3 辅助电源2.3.1概述交流ACS6000要求的整个辅助电源包括：●冷却泵和充电单元的辅助电源●控制硬件和门极单元的控制电源整个供给传动的辅助电源是由一个三相交流电源提供，根据安全关闭的要求和ACS6000的ride-through功能用的控制电源必须是隔离的，并且该电源是由UPS 供给。
综上所述，ACS6000用的辅助电源有以下几个：a)三相电源b)三相电源和由UPS输出的三相交流电源c)三相电源和由UPS输出的直流电源2.3.2三相电源供电整个辅助电源由380V到690V三相交流电源供给传动。
ACS6000变频器整流单元更换方法培训课件
5.水接头分离
6.擦拭水接头表面的余水
7.拆除光纤和模块电源电缆
8.松开相模块的固定螺母
9.使用起重小车将拔出的相模块卸 下。
下一步如何卸下相模块中IGCT：
拆除IGCT固Biblioteka 夹松开后将其拔出ACS6000变频器整流单元更 换方法培训课件
制作人：XXX 2018-10-15
ARU主要组成部分：
相模块 每相模块由集成门极换流晶闸管IGCT，二
极管和钳位电容组成。 门极供电单元 （GUSP） 独立的门极供电单元为IGCT提供能源。 钳位电路 di/dt电抗器限制电路中的电流变化率。箝
位二极管作为 di/dt 电抗器的续流二极管 等。
变频器整流单元如图
更换相模块方法：
更换相模块使用的工具： 起重小车 ACS6000专用工具
1.分断ACS6000的高压断路器，将 ACS6000柜体接地刀闸合闸。
2.停止水冷单元的水泵电源开关。
3.分断ACS6000的控制电源开关。
4.用防水布将水接头与相模块隔开
ACS6000中文手册
中压ACS600系统说明课件
3. 确认传动柜：无报警、有辅助电源、柜门关好、 Grounding Isolator开关
断开、WCU（温度、压力、电导率）正常
相模块 a.每个ARU单元有3个相模块 b.每个相模块主要有4个IGCT（VF）,8个二极管（VN、VC、VR）组成。
图 6
图 7
图 3
图 2
4.ACS6000传动安全操作要点
NO
传动柜
安全操作要点
1
运行
1. 后柜门禁止打开，内有高压（WCU柜除外）
2. COU前柜门可打开,内柜门禁止打开，有门限位，内有高压
3. EXU及WCU前柜门,内柜门可打开
4. ARU、INU前柜门门禁止打开，有门限位，内有高压
2
上下 一对
上下 一对
上下 一对
上下 一对
连ARU AMC3板
连INU1 AMC3板
连INU2 AMC3板
连INU3 AMC3板
左 右 两 对
连ARU AMC3板
F1
流量显示
W
水管
6
备用来自EXU,整流单元
FS
流量传感器
Z2
过滤器
7
加水口
L1
液位显示
QT
电导率计
8
外循环水进入
LS
液位传感器
Alarm
40℃
TRIP
45℃
报警
压力
Alarm
3.5bar
TRIP
3.0bar
报警
电导率
Alarm
0.5us/cm
TRIP
0.7us/cm
图5
ABB_ACS_6000_技术样本
ACS 6000中压交流传动3 - 27 MVA同步电机和异步电机的速度和转矩控制技术样本3ABD 00010934 版本B中文BASED ON：3BHS132322 ZAB E01，Rev. B生效期：2003年2月©北京ABB电气传动公司版权所有ABB保留对该文件以及专利问题或其他工业保护产权限制的权利。
特别是冒用、仿冒和向第三方转让等行为是禁止的。
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ABB 的目标是追求最现代的科技标准，因此，本手册的内容可能会与实际产品稍有不同。
ACS 6000 技术样本目录第一章 - 概述111.1简介111.2应用领域111.3模块化设计121.4关键技术141.5技术优势151.6CE 标志17第二章 - 传动模式和应用192.1概述192.2ACS 6000 传动模式192.2.1单电机传动192.2.2多电机传动222.2.3冗余传动 232.2.4孪生传动 232.3应用实例242.3.1船舶主推进和辅推进系统传动242.3.2轧机应用282.3.3采矿业应用32第三章 - 关键技术353.1概述353.2直接转矩控制353.2.1DTC 原理353.2.2DTC性能363.3IGCT功率半导体器件383.4有源整流器单元393.4.1运行原理393.4.2控制原理403.4.3功率因数控制413.4.4优化的脉冲模式413.4.5控制框图413.5线性供电单元423.6公共直流母排423.6.1原理423.6.2优点43 ACS 6000 技术样本 1 / 165第四章 - 变频器配置和硬件454.1概述454.2模块化设计理念454.3配置指导474.3.1必要的应用数据474.3.2配置步骤474.3.3配置规则474.4柜体设计484.4.1机械设机484.4.2电磁兼容性（EMC）484.4.3安全方面494.5母排和接地494.6辅助电源系统504.6.1安全交流输入504.6.2直流安全输入514.6.3无安全输入524.7冷却系统53第五章 - 模块描述555.1概述555.2线性供电单元（LSU）555.2.1概述555.2.2主要元器件565.2.3电路图565.2.4型号规格575.3有源整流单元（ARU）575.3.1概述575.3.2主要元器件585.3.3电路图605.3.4型号规格605.4逆变单元（INU）605.4.1概述605.4.2电路图615.4.3型号规格615.5电容组单元（CBU）615.5.1概述615.5.2主要元器件625.5.3电路图635.5.4型号规格635.6终端单元（TEU）645.6.1概述645.6.2型号规格645.7控制单元（COU）65 2 / 165 ACS 6000 技术样本5.7.1概述655.7.2主要元器件665.7.3型号规格665.8水冷单元（WCU）675.8.1概述675.8.2主要元器件685.8.3水冷回路695.8.4冷却控制715.8.5型号规格725.9用户接口单元（CIU）725.9.1概述725.9.2主要元器件735.9.3接口图745.9.4型号规格745.10输入滤波单元（IFU）745.10.1概述745.10.2主要元器件755.10.3电路图755.10.4型号规格755.11电压限幅单元（VLU）755.11.1概述755.11.2主要元器件765.11.3电路图775.11.4型号规格775.12电阻制动单元（RBU）775.12.1概述775.12.2主要元器件785.12.3电路图795.12.4型号规格795.13制动斩波器单元（BCU）795.13.1概述795.13.2主要元器件805.13.3电路图805.13.4型号规格805.14隔离单元（ISU）815.14.1概述815.15励磁单元（EXU）815.15.1概述815.15.2励磁电路825.15.3主要元器件825.15.4电路图845.15.5型号规格84 ACS 6000 技术样本 3 / 165第六章 - 控制系统和过程接口856.1控制系统硬件856.1.1控制系统结构概述856.1.2AMC3 控制器866.1.3控制系统硬件拓扑876.2控制系统软件896.2.1控制系统软件结构896.2.2操作系统906.2.3电机和整流桥控制软件906.2.4故障处理器906.2.5主状态机916.2.6应用程序916.3用户界面926.3.1CDP 312 控制盘926.3.2按钮和指示灯936.3.3PC 工具936.4启动和停机顺序946.4.1本地控制和远程控制946.4.2启动顺序956.4.3停机顺序966.4.4紧急停机顺序986.5接口配置986.5.1概述986.5.2单传动 I/O配置986.5.3多传动 I/O配置996.6现场总线接口1016.6.1现场总线类型1016.6.2信号1016.7硬连接的过程 I/O 1046.7.1S800 I/O 模块1046.7.2信号1066.7.3标准信号1066.7.4带 CIW 1可选件的 I/O （标准软件）1086.7.5由AC80控制器控制的带 CIW 2可选件的 I/O （工程应用软件）110第七章 - 标准控制和保护功能1117.1概述1117.2电机控制功能1117.2.1速度控制特性1117.2.2直接转矩控制特性1127.3有源整流控制功能1137.4应用控制功能113 4 / 165 ACS 6000 技术样本7.4.1与电机相关的功能1137.4.2与电网相关的功能1147.5故障诊断1157.6标准保护功能1157.6.1概述1157.6.2内部保护功能1167.6.3外部保护功能1187.6.4手动激活的保护功能1197.7其它特性1207.8用户特定的可选件120第八章 - 可选件1218.1变频器硬件1218.2变频器软件1238.3服务和诊断1238.4船舶型版本1248.5运输、安装和调试1248.6培训1248.7测试1258.8资料文件125第九章 - 对系统设备的要求1279.1概述1279.2主回路断路器1279.2.1最大分断时间1279.2.2控制接口1279.2.3主回路断路器设备1289.2.4主回路断路器接线方案1299.3用于有源整流单元的主变压器1309.3.1变压器绕组1319.3.2技术数据1319.4用于线性供电单元的主变压器1329.4.1变压器绕组1329.4.2技术数据1329.5有源整流单元的同步变压器1339.5.1同步变压器的要求1339.5.2两种可行的连接方案1339.6励磁电源1349.7同步电机的要求1359.7.1绕组1359.7.2电机的一般特性1359.7.3编码器136 ACS 6000 技术样本 5 / 1659.7.4轴承1369.7.5励磁1369.8异步电机的要求1369.8.1绕组1369.8.2电机的一般特性1369.8.3编码器1379.8.4轴承1379.9功率电缆的选型1379.9.1功率电缆的选型1379.9.2用于 ARU 和 INU 的电缆1379.9.3用于 LSU的电缆1389.9.4用于 BCU的电缆1389.10控制电缆139第十章 - 安装指导14110.1空间要求14110.2结构要求14210.3机械安装14310.4功率电缆的安装、接地和屏蔽14410.4.1ARU 至主变压器的电缆连接14410.4.2LSU 至主变压器的电缆连接14510.4.3电机至逆变器的电缆连接14610.4.4设备接地147附录A - ACS 6000 技术数据149变频器输出/电机连接149ARU 输入150LSU 输入151辅助电源152EXU 电源153环境要求153降容输出154运输和储存154冷却154防护等级156语言157附录B - 适用规范和标准159概述159设计和制造遵循的国际标准159 6 / 165 ACS 6000 技术样本EMC 标准160船舶型 ACS 6000遵循的标准161附录C - ACS 6000 产品型号163产品型号的限制163 ACS 6000 技术样本7 / 1658 / 165 ACS 6000 技术样本缩写列表AC80 高级控制器AF100 高级现场总线协议（ABB 总线系统）AI 模拟输入AMC 应用及电机控制器AMCOS 应用及电机控制器操作系统AO 模拟输出ARU 有源整流单元ASE 抗饱和装置BCU 制动斩波单元BOD 钳位二级管CBU 电容组单元CCB 变频控制板CDP312 控制盘CHU 充电单元CIU 用户接口单元CIW 用户接口单元（集成在WCU内）COU 控制单元CVMI 电流和电压测量接口板CWU 冷却水控制单元（控制装置集成在WCU内）DC_NP DC 中性点DDCS 分布式传动控制系统（通讯协议）DI 数字输入DIU 放电单元DO 数字输出DTC 直接转矩控制ECB 励磁电路断路器EMC 电磁兼容性EXU 励磁单元FCB 功能图编辑器FCI 现场通讯接口FIR FI LTER 受限激励响应滤波器FSCD 快速短路检测板GCT 门极换流晶闸管GDR 门极驱动板GTO 门极关断晶闸管GUSP 门极驱动电源板HVD 高压分配板IFU 输入滤波单元IGBT绝缘栅极双极性晶体管IGCT 集成门极换流晶闸管IM 感应电机INT接口板INU 逆变单元IRU 输入电抗单元ISU 隔离单元LSU 线性供电单元MCB 主电路断路器NTAC 脉冲编码器接口模块PAI 脉冲放大接口板PE 保护地PFF 正向功率传输PG 功率地PPCS 功率组件通讯系统（通讯协议）PUB PPCS单元PWM 脉冲宽度调制RBU 电阻制动单元S800 输入/输出接口板SM 同步电机TEU 终端单元UPS 不间断电源VLU 电压限幅单元WCU 水冷单元第一章 - 概述1.1 简介本技术样本描述了ACS 6000主要的电气特性，机械特性和环境特性，ACS 6000是专用于兆瓦级应用场合的模块化中压传动。
高速线材ACS6000主电路系统
高速线材ACS6000主电路系统董桂强;蒋子龙;张玉镇;朱甲鹏【摘要】山东钢铁集团永锋淄博有限公司轧钢高线ACS6000系统包括外部供电系统、整流逆变系统、交流电机等系统,其中外部供电系统由两台相位差30°的变压器供电;整流逆变系统使用2台ARU进行整流,采用公共直流母线型式,3台INU 逆变拖动3台交流同步电动机;轧线采用全交流传动.该系统自投产以来,运行可靠稳定,维护费用低,备件更换方便,速度控制也满足了轧钢高速线材生产线的需要.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】3页(P81-82,86)【关键词】高速线材产线;主电路系统;ACS6000;整流逆变;交流电机【作者】董桂强;蒋子龙;张玉镇;朱甲鹏【作者单位】山东钢铁集团永锋淄博有限公司,山东淄博255000;山东钢铁集团永锋淄博有限公司,山东淄博255000;山东钢铁集团永锋淄博有限公司,山东淄博255000;山东钢铁集团永锋淄博有限公司,山东淄博255000【正文语种】中文【中图分类】TM921.51山东钢铁集团永锋淄博有限公司钢高线南、北线设计年产量均为60万t，出口速度115 m/s，两线于2011年10月底相继投产。
产品规格：Φ5～Φ20mm圆钢盘条、Φ6～Φ14mm螺纹钢盘条。
主要钢种有：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢、焊条钢、冷镦钢、弹簧钢、钢丝及钢绞线等。
轧线共布置30架轧机，其中1～16架为二辊无牌坊短应力线轧机，平立交替布置，立轧机为上传动；17～18架为悬臂辊环式预精轧机；19～26架为超重负荷无扭精轧机组；27～30架为双模块机组；分粗轧、中轧、预精轧、精轧以及双模块机组5组布置，其中，17～28架选用意大利DANIELI 45°顶交悬臂式轧机设备，主电机选用国产同步电动机，并由ABB ACS6000三电平中压变频器拖动。
该系统为ACS6000系列多传动方式，采用12脉动ARU整流，分别拖动3台同步电动机。
ACS6000培训
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ABB 主传动
ACS6000
2015.12
简介
概述 ACS6000传动模式和应用 ACS6000传动关键技术 ACS6000传动配置和硬件 ACS6000模块描述 ACS6000控制系统
概述
一.ACS 6000是专用于兆瓦级应用场合的模 块化中压传动。
模块描述
一.有源整流单元 （ARU） 有源整流单元将电网交流电整为直流，并给直流电容充 电。它是4象限运行的自换相，6脉冲，3级整流器。
模块描述
主要元器件 相模块 ：每相模块由集成门极换流晶闸管IGCT，二极管 和钳位电容组成。
模块描述
· 门极供电单元 （GUSP）： 独立的门极供电单元为IGCT提供能源。 · 钳位电路 ：di/dt电抗器限制电路中的电流变化率。箝位二极管作为 di/dt 电抗 器的续流二极管。 · EMC 滤波器 ：EMC 滤波器防止变压器二次侧的电压突变 （电压变化率限制在 1.7 kV/µs）。 · 接口板 （INT） ：接口板作为与COU单元的控制系统进行通讯的前置电路。接口板 与控制系统通过光纤进行数据交换。 接口板包括脉冲触发逻辑功能和快速保护功能。 触
1.最优的性能 2.高效率
3.无与伦比的利用率
概述
二.ACS6000传动的应用领域
ACS 6000 变速传动的功率范围从 3MVA 至 33 MVA ，输出频率从 0 至 75 Hz 。 适用于： 船舶业；石油和天然气工业 ；冶金和采 矿业；一般工业领域
概述
三.模块化设计
ACS 6000是作为一组模块来设计的。这些模块根 据所需的输出功率，电机配置和工艺需求进行配置
ACS6000系统说明
ACS6000系统说明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。
ACS6000变频器在煤矿提升系统中的应用
ACS6000变频器在煤矿提升系统中的应用【摘要】ACS6000变频器是ABB公司推出的用于大型驱动系统的中压变频器，采用DTC与脉宽调制PWM技术结合，具有性能优越、效率高、运用广泛、运行稳定等多种优越点。
文章简要介绍ACS6000变频器在煤矿提升设备中的应用及其硬件配置、驱动系统、控制逻辑及使用中注意的问题。
【关键词】ACS6000变频器；驱动；控制ACS6000变频器性能稳定，可以根据用户需要选择模块单元。
主立井提升设备驱动装置采用ACS6000中压变频器，该变频器为全数字交—直—交变频控制，采用DTC、PWM技术，控制主回路中的整流和逆变单元中IGCT产生不同频率的三电平电压。
变频器动态特征好、功率因数高、转矩响应快，安装在COU 门面上的CDP控制面板，具有用户操作功能，便于用户对整个变频器进行动态监测、参数修改、维护指示及故障查询。
1.设备说明主立井提升设备为中信重工制造的D4、4绳落地摩擦式提升机，最大提升速度为13.4m/s，最大静张力800KN，最大静张力差270KN，电机采用上海电机厂制造的交流同步电机，电机功率为4300KW，驱动系统采用的ABB公司ACS6000系列变频器主要技术性能，见表1。
2.ACS6000变频器的配置说明ACS6000变频器是带直流环节的DTC直接转矩控制脉宽调制变频器，可对交流同步电动机速度、转矩进行精确控制的中压驱动变频，不同模块单元有其自身功能，实现对电动机的驱动，也可以根据驱动电机数量，选用不同的模块单元。
根据矿井提升机的要求和现场实际环境选用了ARU、INU、CBU、COU、WCU、IFU、VLU、EXU八个模块各模块功能如下。
2.1 ARU、INU和IFU单元ARU作为变频器的整流单元，将主变压器输入的交流电源整流为直流电源，通过配置的反过充装置抑制直流电引起变压器的过饱和。
INU作为变频器的逆变单元，将直流电源逆变为电动机需要的频率和电压。
ABB ACS6000介绍ppt课件
开关位置
Switch
positions
电机模型
电压Voltage
Motor model
电流Current
计算速度
3~
Calculated speed
采样周期25 us =>
40 000 次/秒
ABB
© ABB Industrie AG - 25
© ABB Industrie AG - 26
控 制:
最优化的脉冲数
可 选 件:
集成的EMC滤波器 (如果 IRU, Input Reactor Unit, 未用时)
LSU: Line Supply Unit线性供电单元(12 脉) 2 象限应用
额定功率:
7, 9 and 14 MVA 功率模块
功率因数:
0.95 在整个速度区间内
并 联:
24脉连接（取决于变压器接线方式）
ACS 6000 SD/AD
DTC 性能
典型转矩阶越响应时间(50Hz):
DTC 1...2 ms PWM 磁通矢量 10...20 ms I: PWM 超过 150 ms
(标量控制)
T:
DTC
DTC PWM
ABB
© ABB Industrie AG - 24
ACS 6000 SD/AD
功能图
Input Filter Unit - 水冷
- 过滤器指示器 - 阻尼电阻 - 滤波电容器 - 退耦指示器
© ABB Industrie AG - 16
ABB
ACS 6000
终端接线单元
© ABB Industrie AG - 17
控制屏 TEU
ABB
《整流与有源逆变》课件
智能化与集成化
未来整流和有源逆变系统将更加 智能化和集成化，能够实现自适 应控制、故障诊断等功能，提高 系统的可靠性和稳定性。
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MATLAB提供了丰富的库函数和工具箱，支持多种编程语言，包括 MATLAB语言、C和Python等。
MATLAB具有友好的用户界面和强大的图形处理能力，可以方便地进行数 据分析和可视化。
单相整流电路的MATLAB仿真
01
单相整流电路是一种常见的整流电路，主要用于将 交流电转换为直流电。
02
在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱构建单相 整流电路的模型，并进行仿真分析。
07
整流与有源逆变的比较 与展望
整流与有源逆变的比较
整流
将交流电转换为直流电的过程，主要 用于电源供应、电机控制等领域。
电路结构
整流电路通常由二极管或晶闸管组成 ，而有源逆变电路则需要使用全控型 电力电子器件（如IGBT、MOSFET等 ）。
有源逆变
将直流电转换为交流电的过程，主要 用于可再生能源并网、无功补偿等领 域。
04
有源逆变技术概述
有源逆变技术的定义
总结词
有源逆变技术的定义
详细描述
有源逆变技术是一种将直流电能转换为交流电能的技术，其核心是通过半导体电力电子器件的开关作用，将直流 电源的正负极性在输出端进行周期性的切换，从而产生交流电。
有源逆变技术的分类
总结词
有源逆变技术的分类
详细描述
有源逆变技术可以根据不同的分类标准进行分类。根据输出交流电的频率，可以分为低频有源逆变技 术和高频有源逆变技术；根据应用的领域，可以分为工业有源逆变技术和家用有源逆变技术；根据电 路拓扑结构，可以分为半桥有源逆变技术、全桥有源逆变技术和多桥有源逆变技术。
ABB ACS6000 说明书
产品样本中压交流传动ACS 6000, 3 – 27 MW, 最高至 3.3 kV2 – ACS 6000产品样本 l ABBABB I ACS 6000 产品样本 – 3ABB 的ACS 6000中压变频器为要求最高可靠性的大功率应用提供了最佳解决方案。
自推出以来，ACS 6000因其质量及可靠性备受赞誉。
在全球范围内，ABB 拥有最多的中压多传动变频器客户数量，这些多传动变频器均采用了最新技术。
ACS 6000 – 世界上最成功的中压多传动变频器满足苛刻应用的模块化变频器ABB 的ACS 6000是一款模块化设计的变频器，用以满足最苛刻的单电机或多电机应用。
可以通过灵活组合模块的方式，实现每个应用的最佳配置，投资成本更低，占地面积更小。
可提供五种规格的逆变器模块(3、5、7、9 以及11 MVA)。
通过公共直流母线，可将若干个电机联至ACS 6000，使用一个多传动变频器就可实现多台电机的运行。
多传动、公共直流母线的变频器理念提供了具有最佳效率的解决方案。
全球业绩自从1999年上市以来，凭借其高质量和高可靠性，ACS 6000已经赢得了极高的声誉。
迄今，ABB 已交付了总额定功率超过15,000 MVA 的ACS 6000中压变频器。
ACS 6000中压变频器可广泛应用于多个行业。
4 – ACS 6000产品样本 l ABBACS 6000中压变频器是ABB 交流变频器产品系列的一员,用于3 - 27MW 感应或同步电机速度及转矩的控制。
其提供了许多独特的关键特性。
关键特性性能强大快速、精确的过程控制与低能耗相结合，为其赋予了顶尖的性能。
ACS 变频器控制平台是ABB 遐迩闻名的直接转矩控制(DTC)，带来了最高的转矩与速度性能以及最低的损耗，在中压变频器中首屈一指。
在所有条件下，变频器的控制是快速、平滑的。
高效率、高可靠性ACS 6000的功率半导体采用了著名的IGCT （集成门极换向晶闸管），这是大功率中压应用的理想开关。
ACS6000变频器在煤矿提升机控制系统中的应用
ACS6000变频器在煤矿提升机控制系统中的应用摘要：煤炭作为我国主要能源来源，其安全高效生产对于能源安全至关重要，煤矿提升机作为煤炭开采运输的重要组成部分，担负着矿井上下人员快速安全运输的重要任务。
机械化采煤装置的大规模使用进一步提高了煤矿生产效率和自动化水平，并极大地节省了人力物力，同时随着生产水平的提高，对控制系统的安全性和可靠性要求进一步提高，传统继电控制系统主导的控制系统难以满足生产需求，本文基于ACS6000变频器在煤矿提升机控制系统中的应用展开论述。
关键词：ACS6000变频器；煤矿提升机；控制系统；应用引言我矿提升机电力传动方案采用ABB公司的ACS6000sd交-直-交变频同步电动机直接转矩控制系统。
传动系统采用ABB公司生产的ACS6000sd交-直-交同步电动机变频调整系统，ACS6000sd是基于直接转矩控制（DTC）技术的新一代交-直-交电压型中压变频器；功率范围从3MW到27MW。
采用ACS6000sd的提升机传动系统，具有低谐波、低损耗的优点，无需滤波器来抑制谐波，无需无功补偿装置。
无需熔断器、无需直流断路器，变压器功率减小，动力电缆截面减小，矩控制性能优越，设备占地面积小。
1ABB ACS6000多传动变频器工作原理ABB ACS6000变频器系统主要由4个单元组成：1）辅助控制单元；2）进线单元；3）滤波单元；4）供电单元。
其中辅助单元、滤波单元和进线单元是由断路器和接触器、集电器、电抗器组成，而供电单元是由控制板、功率模块组成。
本文主要讨论当供电单元零件损坏时的维修策略。
ABB ACS6000变频器在工作时主要由供电单元进行直流电的供应，直流电通过直流线母流向各逆变器，在此过程中供电单元和逆变器可以在发电的情况下进行四象限运行，实现逆变器的共享并通过供电单元将电送回电网。
供电单元由四大部分组成，分别是电源板、主电路接口板、门极驱动板、功率模块。
供电单元在运行时需要三块功率板并联使用，并分别匹配到匹配板上，逆变器运行中还需要电容器、电流互感器和风机元件的配合。
ABBACS6000介绍
ABBACS6000介绍ACS6000采用模块化设计，基于领先的硬件和软件技术，可以实现容量灵活扩展和系统升级。
该系统的核心部件包括整流器、逆变器、控制器等，它们通过高速数字通信系统实现互联。
整流器将交流电能转换为直流电能，而逆变器将直流电能转换为交流电能，以实现电力输送和控制。
该系统具有很高的效率，通过最先进的硅功率半导体技术和优化的控制策略，最大限度地减少了能量损耗。
此外，ACS6000还具有自动功率因数控制、电流和电压控制等功能，可以实时调整工作状态以适应不同的负载需求。
这种灵活性使得ACS6000能够在不同的电力系统中应用，例如在城市电网建设、长距离电力输送和电网接入可再生能源等方面。
ABBACS6000还具有卓越的可靠性，通过备份和冗余设计确保了系统故障的容忍度。
例如，该系统的控制器可以实现双脑冗余，即两个独立的控制器同时运行，确保安全和可靠的运行。
此外，ACS6000采用先进的故障检测和诊断技术，能够迅速发现和定位故障，并采取相应的措施进行修复。
这些特点使得ACS6000在电力系统中具有很高的可用性和可靠性。
ACS6000的控制系统是基于先进的数字信号处理器（DSP）技术和专业的控制算法实现的，具有高性能和灵活性。
该控制系统可以监测和控制各个部件的状态和参数，实现对整个系统的精确调节。
此外，该系统还具备自适应控制和故障保护等功能，可以自动适应环境和负载的变化，及时防止和修复故障，从而实现更加可靠和安全的操作。
总的来说，ABBACS6000是一款先进的高压直流传输系统，具有高效、灵活和可靠等特点。
它在电力输电、工业过程控制和可再生能源接入等领域有着广阔的应用前景。
通过优化的设计和先进的控制技术，ACS6000可以实现大容量电力传输、远程电网接入和智能化控制，为用户提供可靠和高效的电力解决方案。
关于ABB中压传动装置ACS6000变频器及其应用的分析
关于ABB中压传动装置ACS6000变频器及其应用的分析发表时间：2018-05-14T16:44:02.023Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：贺信[导读] 摘要：为保证轧钢系统中的大功率设备能高性能、高效率地生产，新增粗轧机组R1采用ABB公司推出的在功率、可靠性、开关速度、开关效率、成本等方面都有优异表现的ACS6000变频器，本文简要介绍了ACS6000变频器在粗轧R1轧钢系统中的硬件配置、应用控制及需要注意的一些问题，以期给业内人士起到借鉴意义。
（攀钢集团西昌钢钒有限公司维修中心）摘要：为保证轧钢系统中的大功率设备能高性能、高效率地生产，新增粗轧机组R1采用ABB公司推出的在功率、可靠性、开关速度、开关效率、成本等方面都有优异表现的ACS6000变频器，本文简要介绍了ACS6000变频器在粗轧R1轧钢系统中的硬件配置、应用控制及需要注意的一些问题，以期给业内人士起到借鉴意义。
关键词：ACS6000变频器；ABB；应用；前言：ACS6000是ABB公司出品的大功率同步电动机所使用的中压传动无级调速系统（简称中压传动系统），是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变频调速系统关键技术。
它允许用在同一个直流母线上带多个整流单元和逆变单元，从而来实现拖动多个机械设备的功能。
它所使用的功率元件是IGCT（Integated Gate Commutated Thyristor），是一种大功率，高电压的功率元件。
我公司采用的ACS6000中压传动系统是作为拖动穿孔机的两台4000KW同步电机变频调速装置，其进线电压是50Hz交流3160V，中间的直流电压为4850V，输出电压为32.33~40Hz交流3150V。
1、ACS6000变频器的硬件配置ACS6000变频器具有稳定的性能和灵活的模块单元选择功能，已广泛应用于矿山、船舶、冶金、化工等行业，均有良好的使用效果。
该变频器采用DTC和PWM技术，控制主回路中的整流单元和逆变单元中IGCT产生不同频率的三电平电压，为全数字交直交变频控制，该变频器的特点是：动态特性好、调速精度高、转矩响应快、保护功能完善、功率因数高，而且具有强大的用户界面功能，便于用户对整个变频器进行动态监测、参数修改、维护指示及故障查询。
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ABB
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控制硬件－抗饱和器
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ARU/INU
控制硬件-GUSP
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GUSP故障光纤输出至INT板，没有故障指示灯
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ABB
ARU控制硬件－与INT的通讯
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INU控制硬件－1＃与INT的通讯
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INU控制硬件－与INT的通讯
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INU du/dt限制
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INU本地直流滤波
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控制硬件（HW）
ABB
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ABB
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两个门极供电单元
INU描述
电路板（无法看到） CVMI（电流检测板） INT（接口板） 两块FSCD板 （短路保护）
三相功率模块
四个辅助电源
三个电流传感器
du/dt滤波器
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两个抗饱和器
ABB
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控制硬件－举例
ABB
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ARU/INU
控制硬件－控制板
ABB
ARU/INU
控制硬件－接口板
接口板用于连接到COU中的控制系统 IGCT驱动脉冲信号和快速保护功能 光纤连接
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ABB
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INU主电路原理图
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INU di/dt限制电抗
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INU相模块
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箝位二极管 箝位电容
INU相模块器件
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ACS 6000
有源整流 和逆变单元
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ARU/INU ARU
≈
硬件介绍
INU
ABB
ARU/INU
ARU描述
电机电压（红）和电流（绿） PF＝1 3-phase 3160V +-10% 3000V +15%…-10% 50/60 Hz
ABB
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通过4个IGCT和三个直流电压电平，可以输 出三电平电压：高，中和0电平
INU输出电压
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INU箝位RC电路
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INU均压电阻和中点二极管
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控制硬件－直流电压检测板
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控制硬件—电压电流检测板
ABB
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控制硬件—电压电流检测板
ABB
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控制硬件－短路检测板
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ABB
ARU/INU
INU描述
R相电压（红）和电流（绿） PF＝1 3-phase 3160V +-10% 3000V +15%…-10% 50/60 Hz 3-phase 0...3300V 0…75 Hz max. 1.7 kV/ms
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ABB
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INU相模块器件(7/9MVA)
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ABB
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INU相模块器件(3/5MVA)
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ARU/INU
正向电流
INU相模块相电流
反向电流
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