第一章ABB中压变频器概述

A MTTR

设计和器件余量 器件数量 可靠性器件，如 IGCT，无熔 断器设计，自愈式电容器 鲁棒性控制，如： DTC

方便的保养维护设计 备件的可靠性 服务人员 定期维修
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ABB
核心特点－可靠性（鲁棒性器件）
带二极管的GCT
ACS 5000

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冷却方式：空冷/水冷
功率范围： 2 – 24 MW
输出电压： 6.0 – 6.9 kV 空冷ACS 5000还可以提供集成变压器

ABB
工业特殊应用类ABB中压变频器
ACS 6000

冷却方式：水冷 功率范围： 3 – 27 MW 输出电压： 3.0 – 3.3 kV 可以为单传或多传


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测试和服务
中压ACS变频器业绩
ABB
ABB 中压变频器业绩
产品
ACS 中压变频器 LCI Legacy
数量
>1‘900 > 700 >1‘700
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> 22,000,000 HP 轴功率
ABB
ABB 中压变频器业绩（1）－冶金



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中压ACS变频器产品介绍
中压ACS变频器设计原理
测试和服务
中压ACS变频器业绩
ABB
ACS 系列中压变频器核心特点

安全性 可靠性和可用性 与电机、电网和控制系统的兼容性 性能和特点


直接转矩控制(DTC)
失电跨越 高效率

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ABB
标准ABB中压变频器
ACS 1000, ACS 1000i

冷却方式：空冷/水冷 功率范围： 315 kW – 5 MW 输出电压： 2.3 – 4.16 kV
空冷ACS 1000还可以提供集成变压器和输入接触器产品 (ACS 1000i)

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冗余冷却方案
ABB
概述
内容：

中压ACS变频器产品介绍
中压ACS变频器设计原理


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测试和服务
中压ACS变频器业绩
ABB
测试和服务（标准工厂测试）

严格的7小时测试程序

3小时的负载测试 减少现场调试时间
IGCT模块

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高功率密度是低器件数量的前提 最少的单体数量和最鲁棒性的设计 ABB专为ACS系列产品开发

ABB
核心特点－可靠性（无熔断器设计）

熔断器在谐波，非周期性负载和老化 情况下，很容易被损坏 根据IEEE工业应用学报1997年第33卷 第6期报道：熔断器的损坏引起的变频 器故障占7％

ABB
核心特点－兼容性（控制系统）

控制系统

与上位机的连接

可用于远程控制的灵活的硬件IO，方便用户使用 大量不同类型的通讯接口设备

Profibus Modbus


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DeviceNet
LonWorks CANopen InterBus-S Ethernet
MEGADRIVE-LCI

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冷却方式：空冷/水冷 功率范围： 2 – 72 MW （更大功率需要定制）
MEGADRIVE-LCI 输出电压： 2.1 – 10 kV

Air / Water 2 – 72 MW (or higher)
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概述
内容：
鼓风机和风机 传送带 压缩机 粉碎机，扎钢厂 挤出机，搅拌器 船舶推进 矿井提升 泵 精炼机 涡轮启动 软启动

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实验站，风洞
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ABB中压变频器产品范围
RIGI
ABB
Product Portfolio Overview
ABB
性能和特点（冷却）

传动系统固有的损耗可以通过水或者空气散失

ABB 提供空冷变频器

3.3kV和4kV功率达2000kW 6.0-6.9kV5500kW 6.0-6.9kV同步电机功率达6500kW


此外，水冷变频器也由于其可靠性、系统效率以及噪音水平得到 广泛应用
外部水冷或空冷的变频器可以通过工业水或者fin-fan冷却器/冷却 塔实现
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ABB
核心特点－兼容性（电机）

标准产品（ACS1000，ACS5000）

适用于标准电机 已有电机的使用 低谐波，无降容

高性能产品 （ACS 6000）

3电平逆变器 需要变频电机
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ABB
核心特点－兼容性（电网）
Rec3 V3u Cdc2 Rec4 Rdis2 V4u Vs2 Ft(u,v,w) V4v V4w V2Nu V2Nv V3v V2Nw V3w Cf
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S3
*以ACS1000i为例
ABB
核心特点－可靠性

可靠性是购买的决定性因素。可靠性定义为：
A 1 A

ACS 变频器满足 IEEE 519 & IEC 61000-2-4标准
变频器可以选用12脉波、 24脉波或 36脉波二极管整流

网侧无需滤波器 无谐振问题

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有源前端整流用于能量回馈应用或者电网要求更严格的情况 不需要功率因数补偿设备（PF >0.95）
还可以进行下列可选额外测试：

组合测试（至少包括变压器、 变频器和电机） 背靠背测试 （四象限测试）
生产线测试 （至少包括变压 器、变频器和电机） 需要与 负载供应商合作完成
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ABB
测试和服务（额外测试－背靠背测试）
2＃电机
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中压ACS变频器产品介绍
中压ACS变频器设计原理


测试和服务
中压ACS变频器业绩
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ABB
技术 – 成功的基础
2005 ACS 5000 – 第一个采用 VSI-MF技术的产品 2003 PEBB技术扩展到 (3 – 27 MVA) 1999 ACS 6000 – 第一个采用 PEBB技术的多传动产品 1997 ACS 1000 – 第一个基于IGCT的中压变频器 1996 Integrated Gate Commutated Thyristors (IGCTs) 1995 Direct torque control (DTC) 1993 在变频器中采用自愈式电容器 1985 Megastar 3电平PWM 矢量控制中压变频器
性能和特点（DTC控制）
U
n
t
ride through
T
ride through
Medium Voltage Supply Bus
MV ACS Variable Frequency Drive
Udc
I_s U_in
MV AC Induction Motor
magnetizing current
U
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Protection Equipment
Electric Building (e.g. container)
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ABB
中压变频器应用领域
水泥，矿山
化工，石化
船舶
冶金
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电力
造纸
水行业
特殊行业
ABB
应用场合

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冷却系统
适应能力

ABB
核心特点 －安全性

中压部分柜门采用机电联锁结构 中压部分的柜门只有在主回路断电，以及直流母线接地的 情况下才能打开
T1
Rec1 Vs1 V1u V1v V1w
Rdis1 S2 S1 F1 [u, v, w] Rec2 Cdc1 V1Nu V2u V1Nv V2v V1Nw V2w Lf
I
t
ride through
t
ride through
load current
ABB
性能和特点（冷却）
灵活性

采用强迫风冷集成变压器的变频器功率范围300 kW 到 4.3 MVA

外部变压器方案 300 kW以上

干式或油侵 室内或室外安装
传动系统50％的损耗
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熔断器的保护时间大约为100毫秒，ABB的无熔断器保 护时间小于25微秒 大功率的熔断器价格昂贵

ABB
核心特点－可靠性（自愈式电容）

长寿命电容

先进的，自愈的，无污染的金属膜电容器相比电解电容器 有相当长的寿命 大容量和中压等级是低器件数量的保证
ABB
性能和特点（DTC控制）

直接转矩控制（DTC）

最强有力的控制技术


静态转矩和速度精度
快速启动和自动重启 极限频率点 0速满转矩 磁通优化
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DTC控制变频器的典型转矩响应时间（t）相比于 矢量控制和开环PWM控制变频器的响应时间
ABB
2＃变频器
1＃电机
1＃变频器
变频器做为负载
被测变频器
ABB
测试和服务（服务项目）
试车 培训 服务/支持合同和远程服务 备件及维修 定期检修 升级 可行性研究及优化

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ABB
概述
内容：

中压ACS变频器产品介绍
中压ACS变频器设计原理
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1969 开始研发交流变频器
ABB
MV Drives System
ABB's max. scope of supply
External Cooling System (aircon, fin-fan,..)
AC 60Hz
52
3-ph-Motor AC 0 .. 60Hz
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ABB 中压变频器
ABB 中压变频器介绍
ABB
概述
内容：

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中压ACS变频器产品介绍
北京ABB传动
中压ACS变频器设计原理
测试和服务
中压ACS变频器业绩
ABB
概述
内容：



9 X ABB 异步电机
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冷却水能力: 296,000 m3/小时
ABB
ABB 中压变频器业绩（2）－水行业

总功率： 64 MW 下图为一个单元运行 (7.05 MW)
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ABB
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
AC DC
DC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
M
M
MΒιβλιοθήκη Baidu
(standby)
M
整机测试依据 IEC 60146-1-1标准执行，包括：


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外观测试 /结构检查
水压测试（水冷变频器） 绝缘测试 辅助电源、控制系统和保护功能测试 基于测试电机的轻载测试和功能测试


基于负载电抗的满电流测试和温升测试
ABB
测试和服务（额外测试）

ACS 6000 用于热轧钢厂
72 MW (+24 MW 冗余)

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产量

1…2M 吨钢 / 年 400…800MUSD / 年

过程停车后再启动时间

2…4 小时
ABB
ABB 中压变频器业绩（1）－冶金
AC DC
AC
AC
AC DC DC
AC DC
M
M
(standby)
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2· 6MW 2· 6MW
2· 6MW
(2· 6MW)
2· 6MW
2· 6MW
2· 6MW
(2· 6MW)
72MW (+24MW 冗余) 单过程
ABB
ABB 中压变频器业绩（2）－水行业
公共冷却水

9 x ACS 6000 7050kW