第二章ACS6000通用技术介绍
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。
第二章ACS6000通用技术介绍分解
单电机传动
ABB
基本拓扑结构 多传动拓扑结构 5 to 27 MW
Line supply ARU / LSU 1 ... 2 units Common DC-Bus Motor supply 2…4 (5) motors
COU ARU ARU
#1 #2
CBU
INU INU INU INU WCU EXU
转矩和速度需要 电网和节能需要
ABB
基本拓扑结构 单传动拓扑结构 5 to 27MW
Line supply 1 .. 2 ARU or LSU Common DC-Bus Motor supply 1 motor
COU LSU #1
CBU
INU WCU EXU
#1
SM
© ABB IndustrieLeabharlann AG - 4石油和天然气工业
· 压缩机 ·泵
冶金和采矿业
· 轧机 · 矿井提升机 · 传送带 · 挤压机和矿石研磨机
一般工业领域
· 可变速的风机和泵 · 抽水蓄能传动
ACS 6000 Marine
机械和环境需要
© ABB Industrie AG - 3
ACS 6000 Metals ACS 6000 Industrial
M
M
单传动
ABB
ACS 6000
3 to 27 MW
在石油和天然气中的应用
单传动
AC DC AC DC DC AC DC AC
12-pulse
AC DC
AC DC DC AC
M
DC AC
DC AC
M
© ABB Industrie AG - 8
M
低速/ 高速 - 压缩机 - 水泵….
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中文手册
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。
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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。
ACS6000传动控制系统
ARU/INU硬件/du/dt滤波器
ARU/INU硬件/du/dt滤波器
• du/dt滤波器： • 每个INU和ARU包含了一个连接在AC侧的du/dt滤
波器 • Du/dt滤波器保护电机（INU）或变压器（ARU）
遭受过高电压冲击（du/dt被限制到1.7KV/us） • 电机必须具备下列特性： • 最低绝缘水平：7.2kv(对于3.3kv额定整流器输出) • 最大du/dt：在电机端子上是3kv/us • 最大磁场弱磁率为1/5 • 过载能力按照NEMA • 电机轴承必须被绝缘。
9MVA） • 集成的IGCT及续流二极管（5MVA） • 相模块的元件容易被更换（大约1个小时）
ARU/INU硬件/相模块/元件
ARU/INU硬件/相模块/元件
• 相模块元件 • 相模块的主要元件是： • 4个IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor) • 4个续流二极管与IGCT并联，小功率的集成，大
ARU/INU控制/INT/软件版本
• 重要说明： EPLD软件版本必须与单元类型和ACS6000（INT 存储器，AMC存储器，CCB软件等）的其他软件 兼容。
ARU/INU控制/INT/诊断
ARU/INU控制/HVD(High Voltage Divide)板
• HVD特性： 3个电压输入 高压绝缘
极上 • 为了得到准确的测量结果，到门极单元的辅助电源都必须
断开 • 测量时，FADEC直接连接到冷却器的上下侧来测试二极
管（IGCT） • FADEC建议作为备件（FISERV） • 假如损坏了二极管或IGCT建议更换整个相模块 • 7MVA和9MVA相模块在机械尺寸上是相同的，假如用户
基于IGCT技术的ACS6000中压传动系统_李建湘
论述了该系统中应用的先进的 !"#$ 大功率元件的技术特点 "%#&’+++ 变频传动柜的控制软件 ’ 硬件组成及特点 & 关键词
变频器
功率元件
集成门损换向晶闸管
中压
传动系统
!
引言
天 津 钢 管 公 司 于 /++, 年 0 月 与 德 国 &1&21334
司为了提高 ,"$C - 的开关速度 " 将 "$C 的门触发电路 集成到 "$C 元件一起 " 减少关断时间 *( 倍 " 以这种方 式设计的元件可成为 ,"#$-" 后发展为 ,!"#$-& !"#$ 元 件 是 一 种 更 有 效 的 元 件 " 减 少 损 耗 5(Q " 关 断 能 力 象双极性三极管 !例如 !".$(" 但导通能力象可控硅一 样 实 现 低 损 耗 & 如 图 7 所 示 " 显 示 了 !"#$ 元 件 在
(%)*+++ 中压传动系统组成 ,,,-./0/56-123 ./0/774./0/-123
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
阿尔法6000变频器说明书
前言前言首先感谢您选用ALPHA6000S、ALPHA6000V、ALPHA6700S系列变频器。
本系列变频器采用了国际最先进的电流矢量控制技术，低速额定转矩输出，超静音稳定运行，内置或外置PG功能可以方便地实现闭环控制，控制方式多样，多达36种的完善保护及报警功能，多种参数在线监视及在线调整，内置RS-485通讯接口，操作灵活，能最大限度地满足用户的多种需求。
可提供扩展卡，以满足用户系统扩展的需求。
本系列变频器适用于绝大多数电机驱动领域，包括造纸、纺织、食品、水泥、印染、塑胶机械、冶金、钢铁等行业；作为调速装置负载适应性强，运行稳定、精度高，可靠性好。
可最大限度提高功率因数及效率，作为电气节能应用。
如在使用过程中还存在解决不了的困难，请联络本公司的各地经销商，或直接与本公司联系。
为用好本产品及确保使用者安全，在您使用之前，请详细阅读本用户手册，阅读完后请妥善保管，以备后用。
资料如有变动，恕不另行通知。
在安装、调试、使用变频器之前，为了您的人身安全，并有助于延长设备使用寿命，请您务必阅读本书安全规则及警告，以及贴于设备上的警示标志。
在使用时，也请您务必注意驱动机械的情况或一切有关安全的注意事项。
1前言 2危险！ ◆ 本设备带有危险电压，与警告不符的或违反本手册的操作可能带来生命危险和人身伤害。
只有相关专业人员，在熟悉了本手册的安全事项和安装操作之后，才能实际运行本设备。
◆ 实施配线、检查等作业，必须关闭电源。
在本机印刷电路板上的充电指示灯熄灭前或在键盘显示熄灭后５分钟之内，请勿触摸机内电路板及任何零部件。
必须用仪表确认机内电容已放电完毕，方可实施机内作业，否则有触电的危险。
◆ 绝不可将交流电源接至变频器输出端子U、V、W。
使用时，变频器的接地端子请依照IEC 电气安全规程或其它类似标准，正确可靠接地。
警告！◆ 未经授权的更改机内连线和使用非法厂商销售或推荐的附件，可能引起火灾、电击和人身伤害。
◆ 因人体静电会严重损坏内部MOSFET 等静电敏感器件，所以未采取防静电措施时，请勿用手触摸印刷电路板及IGBT 模块等内部器件，否则可能引起故障。
ACS6000中压交直交变频系统在煤矿主井提升机的应用
ACS6000中压交直交变频系统在煤矿主井提升机的应用【摘要】煤矿主井提升机担负着矿井生产原煤的提升任务，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。
ACS6000中压交直交变频控制系统在我集团公司千万吨矿井提升系统中首次采用，使我们的生产技术水平与国际接轨，本人就其特点及性能进行阐述，通过与传统交交变频传动的比较来介绍该系统核心技术——集成门极换流晶闸管IGCT及直接转矩控制系统的优势，对操作及技术人员具有一定的参考价值。
【关键词】交直交变频；提升机；IGCT；直接转矩控制随着大同煤矿集团公司千万吨矿井的建设，许多大功率、高能力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。
与此同时，要求我们的操作和技术人员尽快地了解掌握先进设备与技术的原理及性能，以便更好地使用和维护设备，使设备的优越性得到全方位的发挥。
ACS6000中压交直交变频控制系统在集团公司麻家梁矿主井提升机中首次采用，现就以其为例，对ACS6000中压交直交变频控制系统的特点及性能进行阐述。
1 麻家梁矿主井提升机基本技术参数麻家梁矿主井担负着矿井生产煤的提升任务，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595.8m，井筒直径Φ9.0m；提升机滚筒直径Φ5700mm（重55.6T）；电机采用三相同步电机，功率7000 KW；额定提升速度13.73m/s，加速度0.75m/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2500KV A，高压：5000V，低压3160V。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
1.1 传动系统ABB公司开发的新一代大功率中压交流传动系统ACS6000SD（控制同步电机）和ACS6000AD（控制异步交流电机），功率范围3MVA～27MVA，采用DTC直接力矩控制组成单传动或多传动系统。
ACS6000电压电流检测
连 ARU AMC3 板
连 INU1 AMC3 板
连 INU2 AMC3 板
连 INU3 AMC3 板
图7
概述
• • • • • • • • • • 精轧变频器铭牌
整流单元 电机 额定视在功率 18000KVA 12000A 额定电流 1100A 860A 相数 2×3 2×3 输入输出电压 3160V ±10% 0~3300V 输入输出频率 50HZ ±2% 0~75Hz 连续过载 115% 115% 短期过载 150%/60s 150%/60s 励磁 输入电压3×500V，额定输出电流： 1100A过载：115%/31s
CH7
CH6
INT板
CH5
CCB板
CH4
AC80
CH3
CH2
CH1 CHO
S800 I/O
PC
编码器
AC80
实现 AMC 之间 通讯
控制 EXU 单元
图6
在线 监控
左
右
两
对
上下两对 上下两对
上 下 一 对
上 下 一 对
上 下 一 对
上 下 一 对
连 ARU AMC3 板
连ARU1_INT板 连ARU2_INT板
ACS6000电压电流检测
ACS6000技术交流
2014-1-10
概述 ACS6000传动柜基本结构
ARU有源整流单元 INU有源整流单元
EXU 励磁单元 CBU、VLU 、WCU 单元 COU单元
概述
• 作为第一套现代化轧机，它广泛采用了当代领域的新技术 及先进的设备，以实现高效、低成本、生产高质量产品的 目的。在轧机主传动设计选型阶段，考虑到交直交传动控 制系统功率因数接近为1，且不需补偿装置，因此只考虑交 直交传动方案。由于ABB公司采用专为中压领域而设计的 大功率元件IGCT，它具有IGBT的高速开关特性 、GTO的 低通态损耗特性，在广泛的中压应用领域中的高可靠性， IGCT与电压源逆变器（VSI）拓扑结构的组合，与其它拓 扑结构相比，具有结构更简单而且效率更高。基于IGCT的 变频器能够应对复杂中压变频器的挑战，轧机的粗轧及精 轧机都采用了ABB（瑞士）公司提供的ACS6000中压变频 器驱动，粗轧两台5000KW主电机由哈尔滨电机厂制造，精 轧两台7500KW主电机由ABB（芬兰）公司制造。
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INU
ACS6000 基本模块
动力 存储
针对电源、 冷却系统 和控制系 统预先定 义好的界 面连接
CBU
LSU
EXU
WCU
COU
© ABB Industrie AG - 9
控制
& 软件
DTC TWIN
IM > ACS 6000AD SM > ACS 6000SD PM > ACS 6000PM
IM
> ACS 6000AD TWIN -HISPIN
AC DC
DC AC
AC AC DC DC
DC DC AC AC
M 单传动
AC DC
DC AC
M
DC
M
AC
AC DC
多传动
DC DC DC DC AC AC AC AC
MMMM
ABB
© ABB Industrie AG - 6
ACS 6000 SD/AD
3 to 27 MW
船舶应用
MV AC Drives
© ABB Industrie AG - 1 01-05-14 -
ACS 6000
通用型技术介绍
ABB
ACS 6000 SD/AD
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
ABB
© ABB Industrie AG - 2
应用领域
船舶业
· 主推进系统 · 辅推进系统
冶金和采矿业
700
Recomendation: 700 mm for better service availability & Pressure relief openings
800
03.11.2002
ABB
© ABB Industrie AG - 18
ACS 6000
AC DC
INU INU
7 MVA 7 MVA 5 MVA
• LSU (2象限传动,Line Supply Unit)
• CBU (电容器组单元) • RBU (制动单元,可选件)
~~ =
额定功率 7 / 9/11 MW
= ~~
M
•INU 逆变单元 (Inverter Unit)
ABB
© ABB Industrie AG - 15
© ABB Industrie AG - 16
ACS 6000 SD/AD
~~
~~
=
=
INU
(逆变单元)
Motor
(2 台异步电机 1 台同步电机)
基本电路图
两个 ARU
(有源整流单元)
CBU
(电容器组单元)
=
=
=
~~
~~
~~
M M M ABB
© ABB Industrie AG - 17
ACS 6000
AC DC
INU 5 MVA DC
AC
-为单传动和多传动设计
控制单元具有监控整个传动系统和冷却系统的功能。它包括与上位控 制的接口和本地控制的接口。
COU
ABB
ACS 6000 SD/AD
型号
ACS 6000 型号说明
123
xx y
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
MCB (Standard) (Pre)Trip Open/Close
Auxiliary Power Supply
LSU
Control Interface Options: - Oil level Alarm - Overtemp /FLT/Alarm - Gas relay /FLT/Alarm - Transformer supervision
ACS ACM ACM ACM ACR ACT
6 1 0 7_ L 0 6_ 1a 7 6 1 0 9_ L 1 2_ 2a 7_ 1a 7 6 2 0 9_ A 1 2_ 1a 7_ 1s 7_ 1a 7 6 2 1 4_ L 1 2_ 1a 7_ 1a 7_ 1a 7 6 2 0 9_ L 2 4_ 1s 9_ 1s 9 6 2 0 7_ L 2 4_ 2a 7
一些ACS 6000 配置的例子
© ABB Industrie AG - 13
e 第一台电机的INU数量
f
传动的类型 (a = 异步电机 , s=同步电机)
g
INU的持续功率 (MVA)
h 第二台电机的INU数量
I
传动的类型 (a = 异步电机 , s=同步电机)
j
INU的持续功率 (MVA)
k 第三台电机的INU数量
ABB
© ABB Industrie AG - 4
基本拓扑结构
单传动拓扑结构 5 to 27MW
Line supply 1 .. 2
ARU or LSU
Common DC-Bus
Motor supply 1 motor
COU LSU #1
CBU
INU WCU EXU
#1
SM
单电机传动
ABB
基本拓扑结构
120 2000mm 1200l/min no pressured
标准的模块化设
适用单元 1LSU+1INU 2LSUs+2INUs 4 INUs/ARUs 5 INUs/ARUs 6 INUs/ARUs
WCU
© ABB Industrie AG - 12
COU: Control Unit控制单元
-控制单元安装在面板后面的TEU内的摇门上
DC
AC
DC
AC
MMM
DC
INU
AC
多传动带有HP&LP INUs
ACM 6109_L12_1s7_1a7_1a5
10000
800 1000
LSU
TEU COU
INU
1500
1000 800
500
750 800
750 600 800
3500
4100
2900 2200 2000
800
CBU INU
1500
x ACS 6000 家族 S (单传动 = 单电机), M (多传动) , R (冗余传动), T (孪生传动)
a 电源数量 b b 输入单元的持续功率(MVA) ACS 6000AD, 输入电源的峰值功率(MVA) ACS 6000SD c 电源类型 , L (LSU) A (ARU) d d 脉波数
Cooling Water
ACS 6109_L12_1a9
1000 800
500 750 800 800
2200 2000
配置 (带 LSU)
4900
800 1000
1500
800 800
LSU
TEU CTRL
INU
CBU WCU
ABB
ACS 6000 SD/AD
基本电路图
整流 变压器
• ARU (4象限传动, Active Rectifier Unit)
3 to 27 MW 在石油和天然气中的应用
单传动
12-pulse
AC DC
DC AC
M
AC DC
DC DC AC AC
M
低速/ 高速 - 压缩机 - 水泵….
AC AC DC DC
DC DC AC AC
M
ABB
© ABB Industrie AG - 8
ACS 6000
标准的模块化设计
逆变单元
ARU
在两个INUs并联的时候最大可以达到22MVA
控制方式: DTC (直接转矩控制)
尺寸:
9&7&11 MVA 2100mm (INU+COU+TEU)
3&5 MVA 1400mm (INU+COU+TEU)
标准的模块化设
INU
CBU: Capacitor Bank Unit电容器组单元 为单传动和多传动而设计用来平滑中间直流回路电压，
600 1400
TEU TEU INU COU WCU
800
1600
2400
800
500 800
Recomendation: min. 100 for conventional air circulation min. 500 mm for better service availability
6脉
12 脉
3 kV supply
AC DC
DC AC
AC DC
DC AC
M
M
AC DC
DC AC
M
单传动
Common DC- bus with two inverters (冗余传动)
24 脉
AC DC DC AC
DC AC AC DC
M
ABB
© ABB Industrie AG - 7
ACS 6000
标准设置为带有备用泵，为单传动和多传动设计
WCU 型号:
内部流量 (l/min) 船舶/工业
029 800mm 290l/min
pressured
052 800mm 520l/min
pressured
080 1600mm 800l/min
no pressured
106 2000mm 1060l/min no pressured
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)