ACS 中压变频器简介

我公司ACS1000中压变频器简介

一、概述

随着变频技术的不断完善、发展，变频调速性能日趋完美，变频控制的应用越来越广泛。水泥制造业是能耗大户，节能降耗已成为提高水泥生产企业竞争能力和经济效益的重要措施之一。水泥厂因生成工艺要求，风机类负载消耗电能所占比例较高，而根据生产工况的不同，风量需要调节控制，因此现代水泥生产企业风机传动都采用变频控制，以达到节能的目的。ACS1000中压变频器是ABB公司推出的标准化中压交流传动产品，采用新型功率开关器件IGCT及直接转矩控制（DTC）技术，性能卓越，功率范围从315-5000kW，电压等级有2.4kv,3.3kv和4.0kv三个等级。适用于工业中的风机、水泵、传送带和压缩机等。我公司生料EP风机、窑尾高温风机传动采用ACS1000水冷变频器型号如下表：

二、ACS1000的硬件部分

（一）、柜体布局

柜体由四部分组成（见图1）：分别为控制单元、滤波及直流单元、功率单元、冷却单元。主电源及电机接线端子布置在控制单元柜活动门后面，端子与活动门之间采用防护隔离护板隔离。

冷却单元

功率单元

控制单元滤波及直流单元

图1 ACS1000水冷变频器（12脉波）

（二）、控制单元（内部结构见图2）

柜内主要电路板：

1、应用与电机控制板AMC

AMC 板见图3，它负责处理特殊的应用逻辑、执行电机模型的所有计算、处理所有与DTC 算法相关的主要控制环。除此之外，AMC3还控制与下列设备进行通讯的接口：

CDP312控制面板、接口板、主要的I/O 板、可选数字编码器、局部总线接口、服务工具。

图3 应用与电机控制板外形图

生料EP 风机、窑尾高温风机ACS1000中压变频器AMC3板外部实际接线如图4：

专用集成电路

ASIC

辅助电源变压器

蓄电池

图2 控制单元内部结构图

图4 AMC3板外部实际接线示意图

2、主电路接口板INT

接口板用于产生所有IGCT 门极触发信号并负责收集和集中传动控制和保护所需要的电压和反馈信号，它包括对AMC3和ADVCI （模拟/数字转换器，电压/电流转换器）的通讯接口。当作为可选项的制动斩波器被选用后，接口板也承担与斩波器的接口通讯。INT 板外形图见图5：

INT 板外部实际接线示意见图6：

图 5 INT 板

外形图

3、I/O 接口板IOEC

IOEC 板的作用为变频器内外部控制信号提供接口，外形图见图7：

图7 IOEC 板外形图

3块IOEC 板外部接线示意图分别见图8、图9、图10：

图6 主电路接口板外部接线示意图

图8 IOEC1板外部接线示意图

图9 IOEC2板外部接线示意图

图10 IOEC3板外部接线示意图

4、EPS控制电源板：

20V

电池更换后

EPS电源板外部接线示意图见图12、图13：

蓄电池

-G5 -G6 蓄电池

（三）、滤波及直流单元（内部布置图见图13）

柜内主要电路板（ADCVI 板与OVVP 板封装在同一金属盒内）

1、电流、电压测量板ADCVI （外形见图14，实际接线示意图见图15）：

输出滤波整流滤波接地开关

均压电阻 图13 滤波及直流单元内部布置图

图14 电流、电压测量板ADCVI 外形图

光纤连INT板

图15 ADCVI板外部接线示意图2、过压保护板OVVP（外形图见图16、外部接线示意图见图17）

图16 过压保护板OVVP板外形图

3、门极单元电源板GUSP1、GUSP2（外形图见图18、接线示意图见图19、20）

图17 过压保护板OVVP 外部接线示意图

GUSP 单元电路板通过此接插件

及定位导向螺杆连接固定在底座上

图18 门极单元电源板GUSP 外形图

（四）、功率单元（内部结构见图21）

图21 功率单元内部布置图

功率单元主要由12脉波整流桥及逆变桥功率器件等组成，其中功率器件IGCT是由ABB开发的新型半

导体器件，其外形图见图22：

（五）、冷却单元（内部结构见图23，冷却回路原理见图24）

膨胀容器

气—水热交换器

23 冷却单元内部结构图（顶部装有冷却风扇）

图24 冷却回路原理图

冷却单元内循环水的传导率，温度，压力及水位都由ACS1000控制系统监测，主要检测控制信号见下表（其它信号见I/O 板图）：

三、ACS1000主回路

三相交流电源通过三绕组变压器对整流桥供电。为了获得12脉波整流，变压器两个副边绕组之间必须存在30 ℃的相位差。副边一个绕组为星形接法，另一个绕组为三角形接法。两个无熔断器的整流桥串联连接，因此直流电压为两整流桥的叠加。两个整流桥均流过全部直流电流。为进行三电平切换运行,三相逆变器的每个桥臂由2个IGCT 组成: IGCT 的输出电压在正直流电压、中性点(NP)和负直流电压之间切换。标准的ACS 1000配置12-脉波整流桥，符合一般的谐波要求。在变频器的输出加有LC 滤波器，用于减小输出电压中的谐波含量。该滤波器还消除了dv/dt 的影响，因而电机电缆中电压的反射和电机绝缘的损害影响就可以不用考虑了。充电电阻在变频器上电时限制直流回路的电流。当直流电压达到79%额定值时，IGCT 导通，充电电阻被旁路掉。保护IGCT 的主要作用就是在出现故障时迅速关断，以保护整流桥。逆变器的共模电流由共模电抗器进行限制，并通过共模抑制电阻进行衰减。由于结构的特殊性，共模电抗器可以对通过变压器副边电缆、直流回路、输出滤波器和变频器内部接地母排流动的共模电流提供全面的抑制。di/dt-电抗器用在逆变器中保护续流二极管在换向期间免受过度的电流变化率的影响。

ACS 1000变频器是一种无熔断器保护的中压变频器。这种设计采用新型的功率半导体开关元件IGCT 作为回路的保护。置于直流回路和整流桥之间的IGCT 不同于传统的熔断器，它可以在25微秒内直接将逆