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技术交流 - way


Wang Anyi MV Product Manager ABB Beijing Drives System Co.,Ltd

ABB中压传动产品技术交流 2012ABB节能审计技术交流会 王安义 13810963596
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 1

ABB Drives worl

dwide ABB传动在世界各地的分布
About 5000 people in about 80 countries 在80多个国家拥有5000多名员工
ABB Inc., ABB Inc., New Berlin, WI, New Berlin, WI, USA USA LV AC Drives LV AC Drives 美国低压交流传动 美国低压交流传动 ABB Oy , Helsinki, ABB Oy , Helsinki, Finland Finland LV AC Drives LV AC Drives 芬兰低压交流传动 芬兰低压交流传动

ABB AS, ABB AS, Jüri, Estonia Jüri, Estonia ABB爱沙尼亚制造厂 ABB爱沙尼亚制造厂

ABB Beijing Drive ABB Beijing Drive Systems, Systems, Beijing, China Beijing, China LV & MV Drives LV & MV Drives 中国低压中压传动厂 中国低压中压传动厂

ABB Automation, ABB Automation, Ladenburg, Ladenburg, Germany Germany DC Drives DC Drives 德国直流传动厂 德国直流传动厂

ABB Motors/Drives , ABB Motors/Drives , Menden, Germany Menden, Germany Central Stock Europe Central Stock Europe 欧洲库存中心 欧洲库存中心 德国电机、传动 德国电机、传动 ABB CH ABB CH Turgi ,Switzerland Turgi ,Switzerland MV Drives MV Drives 瑞士中压传动工厂 瑞士中压传动工厂

Manufacturing and R&D Manufacturing and R&D Engineering & assembly Engineering & assembly Central stocks Central stocks
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 3

ABB Ltd, Peenya, ABB Ltd, Peenya, Bangalore, India Bangalore, India LV AC Drives LV AC Drives 印度传动制造厂 印度传动制造厂

ABB Motors/Drives , ABB Motors/Drives , Singapore Singapore Central Stock Asia Central Stock Asia 亚洲库存中心 亚洲库存中心 新加坡电机、传动 新加坡电机、传动

ABB Drives China history ABB 中国传动的历史
2009 – Phase 3 facility expansion finished,ACS2000 production. 2009 年三期扩建完成,ACS2000在国内投产。 2008 – Phase 2 facility expansion finished,ACS5000 and ACS800-67/77LC production, ACSM1 launched in China 2008 年二期扩建完成,ACS5000及ACS800-67/77LC在国内投产, ACSM1在国内放行 2007–Developed a channel partner MCSI in Mongolia, Exceeded 2bRMB orders 2007年在外蒙古发展了一家合作伙伴MCSI, 定单额超过20亿人民币 2006 –DCS 800/ACS150/ACS350/ACS5000 launched in China 2006年直流DCS800低压ACS150和ACS350以及中压ACS5000在中国销售 2005 – OHSAS Certificate, Move to the new facility, ACS510 production, Exceeded 1bRMB orders 2005年通过职业安全与健康管理体系认证,迁入新址, ACS510在国内生产销售, 定单额超过10亿人民币 2004 – ACS550, ACS800 launched in China 2004年国内开始销售ACS550、ACS800产品 2000 – Move to UPII/Export to Asia starts/ISO9001 Certificate 2000年迁入UPII,开始向亚州出口业务,通过ISO9001认证 1998 – ACS400 production, ACS600 launched in China 1998年国内开始销售ACS400及ACS600产品 1997 – Exceeded 100MRMB orders , Beijing Foreign Investment High-tech Enterprise 1997年定单额超过1亿人民币, 外商投资高新技术企业 1996 – ISO14001 Certificate 1996年通过ISO14001认证 1995 – ACS500, ACV700 & DC drives production 1995年ACS500、ACV700和直流传动产品在国内销售 1994 – Company established 1994年公司成立
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 4

北京, 中国

? ?

中国的低压和中压传动总部 可以在中国市场生产的中压传动产品:
? ?

风冷型 ACS 5000 ACS 2000

? ?

地点: 北京, 中国 员工总数: 大于800人

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 5 3BHT490546R0001, Rev. G

ABB – 中压传动的先驱
在中压传动的研发、设计、制造及 运行方面有着超过40年的经验

1969
开始交流传动 的研发

1985

1993

1995
DTC

1996
IGCTs

1997
ACS 1000 基于IGCT的 中压传动 正弦波输出滤波器

1999
ACS 6000 中压多传动 采用 PEBB 技术

2003
PEBB

2005

ACS 5000 中压传动 采用 VSI-MF 技术

技术的延伸 3-27 MVA

Megastar 3 电平 PWM 中压传动 自御型电容器

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ABB MV Drive Product Portfolio ABB中压传动产品家族

Water Cooled 22 500 kW

Air cooled 6 800 kW 4 000 kW 2 000 kW

ACS 2000

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 7

可靠&实用
?

ABB作为一个专注于工业化产品的制造商的原则:

A ?1 ? A

A ? ? ? MTTR

? ?

低元件数量
可靠的元器件, 例如 IGCT, 无熔断 器设计, 自愈式电容 可靠的控制, 例如 DTC

? ? ?

方便的维护设计 Availability of spares 服务人员

? ?

设计上和元器件的冗余

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 8

3-电平IGCT 电压源型变频器
ABB ACS1000

开关元件数量: 12个IGCT
3电平电压源型逆变器(VSI) 正弦波滤波 器

DC Link

标准交流感应电机

图例

IGCT和集成门极驱动,续流二极管 中性点钳位二极管

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 9

采用LV-IGBT的多电平拓扑
实例2: 6.0kV,2MW

IGBTs: 360 360 LV IGBT Diodes: 108 Power Fuses: 108 二极管 54 54 功率熔断器
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 10

M

基本技术工艺

集成门极换流型晶闸管(IGCTs)
高压绝缘门极二极管 (HV IGBTs) 直接转矩控制(DTC) 一般硬件和软件平台 低元件数量 低耗损 可靠性保证

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 12 3BHT490546R0001, Rev. G

IGCT 技术
Product

IGCT: Integrated Gate Commutated Thyristor(集成门极 换流型晶闸管)---为中压传动市场需要而开发 ? IGCT 延续了IGBT的优点,特别加强了中压
传动设备所必需的可靠性

? 导通特性类似晶闸管 ? 开关特性类似晶体管 ? 低通态损耗和开关损耗

? 高可靠性,高效率,低元件数量

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 13

IGCT技术
? 高可靠性

?IGCT的故障率指标FIT = 100

?交流耐压: 最高 5.5kV
?直流耐压: 最高 3.6kV ?通态电流:
? 高效率

2200 A

?导通特性类似于晶闸管 ?开关特性类似于晶体管 ?低的通态损耗和开关损耗 ?系统总效率大于98%(包括辅助电源)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 14

无熔断器设计
? ?

熔断器总是受非周期性负载及谐波的影响而损坏 根据 IEEE 文献 1997 vol 33, 变频器有7%的是由于 熔断器的损坏而导致的

?

熔断器一般在 100 ms内切断, ABB采用无熔断器设计,保护速度比普通熔断器快 100倍 高压快速熔断器是比较昂贵的元件。

?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 15

ACS 1000 主要特征
?

无熔断器设计
ACS 1000 中压变频传动
整流器 中压电源 主回路断路保护器 输入变压器 直流母线和 保护IGCT 逆变器 输出正弦滤 波器

I>> Prot

中压交流感应 电机

?
? ?

保护不必要的系统的损害
放置在整流器和直流电容之间的保护IGCT–保护速度比普通熔断器快100倍 熔断器---易老化,不可靠,价格昂贵

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 16

自愈式电容器
?

长寿命的电容器
?

先进的, 自逾型, 环保的, 金属箔电容器与电解电容相比具有超常的使用寿命
高容量及高电压等级确保最少的使用数量

?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 17

变压器的灵活性
为最大限度地提供变压器的灵活性,ABB变频器可以配集成的或独立的输入变压 器

?

配集成的输入变压器
?

简单快速的安装和调试

?

或独立的输入变压器
?

放在电气室外可以减小对空调的需求

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 18

独立变压器VS集成变压器

经验: 2% 变压器损耗 2% 变频器损耗

2600kW 负载

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 19

独立变压器VS集成变压器

变压器 热损耗 = 52 kW 空调 = 20 匹

变频器 热损耗 = 52kW 空调 = 20 匹

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 20

独立变压器VS集成变压器

变压器 热损耗 = 52 kW 空调 = 20 匹

变频器 热损耗 = 52kW 空调 = 20 匹

X

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 21

兼容性-电网

?

ACS 变频器 符合 IEEE 519 / IEC 61000-2-4 / GB/T14549 标准. 12, 24 (36)-脉冲二极管整流器 用于一般变频应用
? ?

?

网侧无需滤波器
不会有电网谐振问题

? ?

有源前端整流器用于再生制动负载 或/与 极弱的电网 不需功率因数补偿 (PF >0.95)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 22

兼容性-电机

ACS 1000 3-level-VSI 带集成的正弦波滤波器
Inverter Side

Output Sine Filter Motor Side

Inverter output voltage

Drive output voltage to the motor

ACS 5000 5-level-VSI 带dv/dt滤波器

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 23

兼容性-控制系统

设计理念
?

连接到上位过程控制系统
? ?

灵活的硬件I/O, 简单的用户化 全面支持各种现场总线
? ? ? ? ? ? ?

Profibus Modbus DeviceNet LonWorks CANopen InterBus-S Ethernet

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 24

DTC控制系统
?

DTC——直接转矩控制
? ?

从零速到满转速,提供快速、精确的控制 转矩脉动小

?
? ? ? ? ?

在整个速度范围内输出满转矩
在满足最佳的控制性能的前提下产生最小的开关损耗 不许要编码器

至少一秒的失电跨越功能 飞行启动及自动重启 临界转速跨越

DTC控制和磁通矢量控制的转矩相应对比
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 25

真正的失电跨越
U

n

t
跨越时间

T
跨越时间

中压供电母线

中压 ACS 变频器

Udc

I_s U_in

MV AC Induction Motor

励磁电流

U

I

t
跨越时间

t
跨越时间

负载电流
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 26

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 27 3BHT490546R0001, Rev. G

中压传动

? ? ? ? ?

ACS 1000, ACS 1000i 冷却: 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 可选用完整的输入变压 器和输入接触器 (ACS 1000i) ACS 2000 冷却: 空冷 功率范围: 315 – 1600 kW 输出电压: 6.0 – 6.9 kV 适用于用或不用输入绝缘变压器

? ? ? ? ?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 28 3BHT490546R0001, Rev. G

中压传动

? ? ? ? ?

ACS 5000 冷却 : 空冷 / 水冷 功率范围: 2 – 22 MW 输出电压: 6.0 – 6.9 kV 空冷 ACS 5000 可选用完整的输入变压 器 ACS 6000 冷却: 水冷 功率范围: 3 – 39 MW

? ? ?

?
?

输出电压: 3.0 – 3.3 kV
可用于单传或多传

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 29 3BHT490546R0001, Rev. G

中压传动

?
? ?

MEGADRIVE-LCI
冷却: 空冷 / 水冷 功率范围: 2 – 72 MW (更高需要提出) 输出电压: 2.1 – 10 kV

?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 30 3BHT490546R0001, Rev. G

ACS 1000 产品简介

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 31

ACS1000
? ? ? ?

产品综述
? ?

正弦波输出 效率>98% IGCT技术 直接转矩控制

传动产品有广泛多变的标准选项 低于两天的调试时间

?

平方转矩或衡转矩应用, 例如:
?

泵,风机,压缩机,传送带, 挤出机,搅拌器等

? ?

1或2象限运行 用于控制异步电机

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 32

ACS 1000 中压变频器 ACS1000是一款基于IGCT的,三电平电压源型变频器 适用于平方转矩和恒转矩应 在整体调速范围内功率因数达到0.95以上

315-2000kW

1800-5000kW

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 33

ACS 1000 空冷 315 kW – 1.8 MW
Integrated fan for low noise level

IGCT power semiconductors

Application & motor control board with fast digital signal processor and DTC

Output filter for smooth sinusoidal current and voltage waveform

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 34 3BHT490546R0001, Rev. G

ACS 1000 水冷 1.8 – 5 MW
Application & motor control board with fast digital signal processor and DTC

Inverter stacks on swing frame for easy accessibility

Water cooling

Output filter for smooth sinusoidal current and voltage waveform

IGCT power semiconductors (behind swing frame)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 35 3BHT490546R0001, Rev. G

ACS 1000i 空冷 315 kW – 2 MW

Control electronics mounted on swing frame for easy access

Input isolator for safe de-energization 3-level voltage source inverter using IGCT power semiconductors

Power cable connection section for top and bottom entry

Output filter for smooth sinusoidal current and voltage waveform, supplied to the motor

24-pulse input bridge as standard for stringent harmonic mitigation
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 36 3BHT490546R0001, Rev. G

24-pulse input isolation transformer for lowest line harmonics

ACS 1000
整流 中压电源 主断路保护器 变频器输入变压器 直流母线和 保护IGCT

三电平电压源型变频器 (VSI)
ACS 1000中压变频传动
逆变 输出正弦变 压器

I>> Prot

中压交流感应 电机

输入变压器

直流母线和保护IGCT

逆变器

正弦波输出滤波器

? ? ? ?

主电路断路器, 12 脉变压器和二极管整流器 无熔断器设计,用IGCT进行保护 直流母线, 直流电容和共模电抗器 使用IGCT的三点平电压源型变频器 (VSI)

?
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 37

输出正弦波滤波器

ACS 2000 产品简介

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 38

ACS 2000 空冷 315 – 1600 kW
Control unit

Inverter Unit (INU)

Cable connection section for top and bottom entry Withdrawable phase modules

Active Front End (AFE)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 39 3BHT490546R0001, Rev. G

ACS 2000 主要特征与好处
?

适用于直接挂网或带输入隔离变压器应 用 直接挂网(无变压器)应用为用户降低 成本 更简单的传动系统集成 三进三出布线技术使得安装快速、方便 适用于新的或现有的感应电机 高可靠性和低维护成本

?

? ? ? ?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 40

ACS 2000, 800 kW, 4.0 – 4.16 kV 直接挂网连接
柜体尺寸 长: 1,941 mm 深: 1,177 mm 高: 2,285 mm 带冷却风机)

机电联锁柜门用于 保证安全

用户友友好的变频器控制 盘,用于本地操作 -带多种语言显示的键盘 -主电源合闸/分闸按键 - 急停按键

直流母线接地开关用于 保证安全

带有共模滤波器的进 线电抗器,用于电网 直接连接

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 41

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 41

ACS 2000, 1600 kW, 6.0 – 6.9 kV 直接挂网连接
柜体尺寸 长: 3,800 mm 深: 1,140 mm 高: 2,490 mm (带冷却风机)

控制单元

逆变单元 (INU) 可抽出的相模块

整流单元

直接挂网一般模式过滤网

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 42

ACS 2000, 800 kW, 6.0 – 6.9 kV 外置变压器配置
柜体尺寸 长: 1,740 mm 深: 1,140 mm 高: 2,490 mm (带冷却风机)

用户友友好的变频器控 制盘,用于本地操作 -带多种语言显示的键 盘 -主电源合闸/分闸按键 - 急停按键

逆变单元 (INU)

可抽出的相模块

电缆顶部连接和底部连接

整流单元

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 43

ACS2000 Phase module 相模块
Connectors 连接器

Phase interface control board 相接口控制板 Phase

Capacitor相电容器
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 44

ACS2000 Phase module 相模块
Phase capacitor 相电容器 Gate units 门极单元 Low inductive busbar 低电抗母 Integrated 线 current sensor 电流互感 IGBT 器 modules IGBT模 块 Heatsink 散热器
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 45

Main features主要特征 Mechanical design 机械设计
? ? ? ? ?

Compact size 尺寸紧凑

Ease of service 易于维修
Redundant cooling 冗余冷却 Front access to all components 前面维护 Phase module exchange in less than 15 minutes 相模块更换小于15分钟 Modular design 模块化设计 Interchangeable Rectifier and Inverter 整流 模块和逆变模块可互换

? ?

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 46

电网连接灵活性 可能的系统集成方式
有变压器配置 电网

直接挂网配置

主回路断路器

变压器

ACS 2000

电机
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 47

~
外部变压器

~
集成变压器

~
一台 ACS 2000 直接挂网

~

~

~

若干台 ACS 2000连接在相同网络

ACS 2000 整流单元

直接挂网

集成变压器

外置变压器

低谐波变频器

AFE

DFE

DFE

能量再生变频器

AFE

AFE

AFE

AFE: 5电平自换流有源前端整流 DFE: 24脉冲二极管整流

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 48

业绩 水泥行业
Cement kiln at Jura Cement’s cement plant in Wildegg, Switzerland

?

Jura 水泥厂用ACS 2000(550KW)变频器 替换了串联变频器,用于控制熟料冷却 器排风机 好处
? ? ? ? ?

?

提高效率 降低维护成本 快速安装与调试 降低能源消耗 (估算约 20%) 增加速度控制范围 (从 0 到 1000 rpm)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 49

业绩 水泥行业
Cementir Italia, Spoleto plant

?

ACS 2000变频器代替节气阀控制风机在 Cementir Italia’s Spoleto项目上的应用 好处
? ? ?

?

节约21%的能量 提高生产力和正常运行时间 减少机械设备负担

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 50

?

优化研磨过程

ACS 5000 产品简介

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 51

ACS 5000

?

Medium to high powered single drive, 2 – 24 MVA
? ?

Air cooled: 2 – 7 MVA Water cooled: 5 – 24 MVA

?

Partial overlap in power of air- and water-cooled ACS 5000 for greatest possible customer choice

?

Suitable for standard induction, synchronous and permanent magnet motors up to 6.9 kV

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 52 3BHT490557R0001 Rev. A

ACS 5000A

Layout

ACS 5000A
Frame 1:
Dimensions: Weight:

ACS 5000A integrated
up to 3.5 MVA / 6.9 kV
3300 x 1100 x 2863mm approx. 3500kg

Frame 1-T2:
Dimensions: Weight:

up to 3.5 MVA / 6.9 kV
6000 x 1100 x 2863mm approx. 9700kg

Frame 2:
Dimensions: Weight:
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 53

up to 7.0 MVA / 6.9 kV
3700 x 1100 x 2860mm approx. 4000kg

Frame 2-T3:
Dimensions: Weight:

up to 4.5 MVA / 6.9 kV
6700 x 1100 x 2860mm approx. 11500kg

ACS 5000A

View from front
Cooling Fans

Control Box Power Terminals in back

Rectifier
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 54

Inverter

DC Link Caps

ACS 5000A

Integrated version

Opening for Transformer Connection

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 55

ACS 5000 水冷 5 – 22 MW
Inverter unit Control unit 36-pulse diode rectifier Auxiliary power for control hardware

Water cooling unit with stainless steel piping

DC-link capacitors Transformer cable connection section for top and bottom entry
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 56 3BHT490546R0001, Rev. G

Motor cable connection section for top and bottom entry

ACS 5000A – 3.5和7 MVA单元的拓扑结构
Main Power Supply Auxiliary Power Supply MCB (Standard) (Pre)Trip Open/Close

?

ACS 5000 A
? ?

5-电平拓扑结构 功率3.5 / 7 MVA 输入电压1.92 kV , +/-10% 输出电压可达 6.9 kV 单传动, 2象限, 制动选项 36 (3x12) 脉冲二极管整流 直流母线 (3 个单独的) EMC滤波器 (在输出端限制) RC-IGCT, 51mm / 68mm, 5.5 kV 冗余冷却系统
?

Control Interface Options: - Oil level Alarm - Overtemp /FLT/Alarm - Gas relay /FLT/Alarm - Transformer supervision FLT/Alarm

? ?
UPS Power Supply

? ?

COU

Auxiliaries

?
Control

? ? ?

Scope of ACS 5000

满功率有效

Motor

1U 1V 1W

IM

?
? ?

减小的功率有效

Options for control Interface:
T

- Tacometer - Winding Temp /FLT/Alarm - Bearing Supervision /FLT/Alarm - Cond. Water Det. - Space Heater FB - Cooling Fans FB

变压器,单柜解决方案 可采取集成变压器方案

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 57

ACS 5000 Inverter topology
?

Inverter unit of one phase
One three-level inverter to the motor

DC (+)

NP

NP

Phase Output

DC (-) Common Rail

One three-level inverter to a common rail (star point) of all phases

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 58

ACS 5000 5-level principle

?

Creating one line to line motor voltage
DC+ NP DCDC+

Common Rail

NP
DC-

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 59

ACS 5000 5-level principle

?

The line to line voltage at basic switching

motor line to line voltage 10000 V 5000 V time -5000 V -10000 V

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 60

ACS 6000 产品简介

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 61

ACS 6000 水冷 3 – 27 MW
Line Supply Unit 6- or 12-pulse diode rectifier unit Capacitor Bank Unit DC capacitors for smoothing the intermediate DC voltage

Water Cooling Unit Supplies the closed cooling system with deionized water for the main power components

Terminal and Control Unit Contains the power terminals and the control swing frame

Inverter Unit Self-commutated, 6-pulse, 3-level voltage source inverter with IGCT technology

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 62 3BHT490546R0001, Rev. G

ACS 6000
4Q drive

Singledrive with 6p ARU Supply
Power flow Power flow
DC (+)

Regenarative mode Motoring mode

DC (NP)

Motor

DC (-)

EMC Filter or Reenforced EMC Filter (IFU)

Phase modules

Clamping circuit

Clamping circuit

Phase modules

EMC Filter

For 9 MVA Inverter 12 High Power Semiconductors
AC DC DC AC

IG CT

M

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 63

ACS 6000
2Q drive
LSU Line Supply Unit

Singledrive with 12 p LSU Supply
Power flow
CBU DC (+) INU Inverter Unit

Motoring mode

DC (NP)

Motor

DC (-) Supply transformer

Clamping circuit

Phase modules

EMC Filter

Braking energy

AC DC

DC AC
Resistor Braking Unit (RBU)

M

Braking power max. 3 MW with BCU (external resistors) Braking power max. 1 MW with RCU (internal resistors)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 64

ACS 6000
ARU Active rectifier Unit

Multidrive with ARU Supply
INU Inverter Unit DC (+)

DC (NP)

Motor

DC (-)

Supply transformer

EMC Filter or Reenforced EMC Filter (IFU)

Phase modules

Clamping circuit

Clamping circuit

Phase modules
INU Inverter Unit

EMC Filter

Motor

AC DC

DC AC

DC AC
Clamping circuit

Phase modules

EMC Filter

M

M

With ARU supply max 4 motors With LSU supply max 5 Motors

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 65

Common DC bus

Optimized energy flow with common DC bus, e.g. cold reversing steel mill

?

Several motors (induction and synchronous) can be connected to the same DC bus -> optimized energy flow
?

Braking energy generated in one motor can be transferred to other inverters via common DC bus without power consumption from supply network

?

Optimum configuration can be reached by combining the inverter modules (3, 5, 7, 9, and 11 MVA)

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 66 3BHT490558R0001 Rev. A

ACS 6000

3 to 39 MW

High performance applications for Metals
4Q requirements Needs for ARU (Active Rectifier Unit) supply
DC AC

M

AC DC

DC AC

M

AC DC

DC AC

M

6 pulse <9MVA
AC AC DC DC

12 or 18 pulse <18MVA
DC AC DC AC

DC AC

M

AC DC

DC AC

AC DC

DC AC

DC AC

DC AC

DC AC

M

Single Drive

Multi Drive

M

M

M

M

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 67

ACS 6000 SD/AD

3 to 39 MW

MV AC Drives

for Marine applications

Common DC- bus with two inverters (redundant drive) 24 pulse

6 pulse
3 kV supply
AC DC DC AC AC DC DC AC

12 pulse
AC DC DC AC DC AC AC DC

AC DC

DC AC

M
M

M

M

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 68

Single Drive

ACS 中压传动产品家族的核心特性
?
? ? ? ?

无熔断器设计电压源型变频器
采用高压大功率元器件的高压变频设备 先进的DTC控制取得最优的系统效率与特性 灵活的进线变压器设计 最高的功率密度获得最小的占地尺寸

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 75

测试

?

ABB 承诺确保每一台交付的变频 器的可靠性 在交货之前,为确保符合用户现场 真实的运行条件,每一台中压 ACS 变频器都会经过严格工厂测 试

?

?

组合试验,传动链试验,背靠背试 验,基于用户的特殊要求

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 76

服务
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

安装指导及调试 培训 在线故障诊断 远程故障诊断 用户定制的服务计划 本地的技术支持 本地的服务支持 备件及物流网络 全球服务网络 24 x 365 热线支持

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 77

ABB中压变频 应用论文案例

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 78

ACS1000中压变频器在ABS树脂挤压电动机上的应用 大庆石油化工总厂化工厂
节能效果分析
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实际,节能效果按每年运行8160小时(340天)计算,在高压馈电柜实际测得运 行数据如表所示。 转数/r/min 1400 电流/A 92 电压/kV 6 功率因数 0.97

? ?

挤压机的变频运行功率 P1=1.732UI1cosφ=1.732×6×92×0.97=927kW 挤压机的变频运行使功率因数由0.85提高到0.97。如果挤压电动机在工频6kV运行 ,功率因数只能达到0.85。 挤压机的工频运行电流I2=P1÷1.732÷U÷0.85=105A I3=I2-I1=13A 实际节能W3=1.732UI3cosφ8160h=1.732×6×13×0.97×8160=1068960kw·h 综上所述,挤压机的变频运行不仅满足了工艺要求,而且节约了大量电能。

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? ABB Group October 9, 2013 | Slide 79

ACS 1000变频器在风机节能方面的应用 邯郸钢铁公司三炼钢厂
为解决邯钢三炼钢厂3座LF精炼炉的除尘问题,2002年初投运了一套脉冲除尘系统,其引风机电机为 1000kW。由于精炼炉是间歇性工作的,为达到节能降耗的目的,采用了ABB公司的ACS1000系列高 压变频器。从该系统运行两年多的情况看,运行稳定,节能效果非常可观。
?

经过连续几个月的跟踪调查, 使用该系统后月耗电在25万 kWh 左右。若不采用变频控 制,月耗电约为62.5万kWh; 每月约节约电能32.5万kWh。 按每kWh电0.48元计算,每月 可节约15.6万元。该系统的变 频器、变压器及施工费用约在 200万元左右,因此大约13个 月即可收回附加变频系统的全 部投资。

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 80

应用ACS1000变频器改善高压电机转速特性 大庆石化分公司塑料厂
大庆石化分公司塑料厂(以下简称塑料厂)线性装置造粒系统连续混炼机是引进日本 富士的6p/8p双速6000V,1300/975kW感应电动机。此电机的运行和控制方式很难 满足工艺控制需要,1998年发生电机崩烧,1999年对其进行增设中压变频器改造。
1.连续混炼机的缺陷分析 1.1对树脂质量的影响 1.1.1低负荷生产影响产品质量

1.1.2形成高温热降解和化学反应
1.1.3限制产品牌号 1.2对工艺控制的影响 1.3对电力系统和电机寿命的影响

结论:
YM-7001在无中压变频器运行时,产量为7t/h左右时,高压盘的电流指示为130A,消耗有功电流 是I=130×0.85=110.5A。投用变频器之后, 高压盘的电流指示为1 0 0 A , 消耗有功电流是I = 95A。因此产量为7t / h 左右时每年节省的电量是W=6.6kV×(110.5-95)A×8000h=818400kW/h, 每年节省资金是0.35元/kWh×818400=28.644万元。

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 81

煤矿FBCDZ系列大型主扇风机变频驱动系统技术方案 山西防爆电机(集团)有限公司(ACS 5000)
?

考虑到大功率电动机起动时对旧矿老电网可能产生的影响,以及风机在不同风量时的 工况,选择了变频器控制技术。一是减轻电机起动时对老电网的影响;二是可在不同 的工况下实现节能。

3.方案的实施与结果

经过近一年的产品研制,于2009年7月份开始试运行,经测定所有性能指标均达到了设计的技术要求。
3.1变频器电网侧与电机侧的谐波符合GB/T14549要求。 3.2在起动过程中电流仅为额定电流的1.1倍,没有强电流冲击,矿区内电网正常使用,未受影响。 3.3系统能够按照要求进行调速,并能避开风机谐振点,顺利跨越危险转速。

3.4风机的切换顺利,起停之间时间减少,风机靠能耗制动停转,比原来机械制动既可靠又操作简单。
3.5有效满足了井下不同工况对风量的要求,电机在60%负荷时,不需要开关风门大小调节,可减少输 入功率135kW。 3.6电机的轴承运行温度低而平稳,润滑良好。在当地最高环境温度37℃时,温度也未超60℃。免去了 过去电机定期注、排油脂的工作,不用担心油脂过多或过少而引起轴承润滑不良的事故。 3.7电机绕组温度一直保持在65℃以下。 3.8整个系统的噪声比原来风机噪声减低15dB,使工作环境得到了改善。
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 82

大型高瓦斯矿井三风机变频控制方案探讨 潞安矿业集团(ACS 5000)
问题提出
本公司某矿是一个设计能力600万吨/年的高瓦斯矿井,每年因主通风机故障而引起 的瓦斯超限事故难以遏止,主要表现在以下几个方面。
?

(1)…….导致井下瓦斯高浓度超限,全矿停产3日,直接经济损失达千万。

?
?

(2)…….造成井下局部瓦斯浓度超限,影响着矿井安全生产。
(3)高瓦斯矿井通风情况直接影响矿井生产安全和产能的提升,如何始终保证一套主 通风机备用完好,是大型高瓦斯矿井通风系统首要考虑的问题。

结论
根据已知通风参数对余吾煤矿主通风机采用变频调速的节能效果进行估算:通风容 易时期轴功率1440KW,采用变频调速时,风机处于高效区运转效率不低于85%, 则风机轴功率为415×2000/1000/0.85=970KW,按每度电0.5元计算,年节省电费 (1300-970)×365×24×0.5=144.54万元。通风困难时期节省电费242.2万元。

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 83

ACS 6000中压调速传动系统在矿井提升机上的应用 淮沪煤电有限公司丁集煤矿 安徽理工大学电气与信息学院
摘要:本文分析了ABB公司的ACS6000SD中压调速传动系统的组成 及原理,总结了在矿井提升机拖动4000KW同步电动机的实际应用效 果。实践证明该设备技术先进,控制精度高,节能效果显著。

应用总结 ACS6000SD应用在丁集煤矿主井提升同步电机变频 调速系统中,同步电机的功率为4000KW,通过一年 以来的使用,证明了该设备技术先进,输出力矩大, 控制精度高,节能效果显著。
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 84

ACS 1000变频器在循环水泵中的应用 中国铝业中州分公司设计院
此次改造方案采用一拖一方式,对热电厂二环11#及13#循环水泵进行变频改造。每套变频调速 系统由工频/变频切换开关柜、12脉冲ABB高压变频器专用干式隔离变压器、ABB ACS1000系列 3.3KV高压变频器、电动机及后台控制系统构成。 运行效果 1)节电 改造前运行电流平均为68A,改造后运行电流平均为43A。节电率约为36.76%。 2)流量调节快速和精确。

3)对设备无冲击,提高了操作的安全性。
4)实现电机软起动功能。减轻了启动时对电网的冲击,延长了电机寿命。 5)谐波干扰达到标准,谐波抑制效果良好。 6)各种保护功能完善。过流、过压、欠压、故障保护等功能可靠。

7)各种指示功能完备。具有输入、输出电流和电压、运行频率、故障显示、运行状态指示等功能。
8)操作简便。同普通的ABB低压变频器的功能操作方式相似,功能设置和调整简单方便。在上位机 层次调节转速简便可靠。 9)循环水泵设备运行规律进行了探索,逐步建立循环水泵转速与工艺参数之间的最佳对应关系。相 应的设备操作规程进行了重建。
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ABB ACS5000中压变频器在重庆珞璜电厂的应用分析 重庆市华能重庆珞璜电厂
摘要:针对国内的电力迅猛发展,为进一步节能减排, 提出了在电厂应用中压变频。本文介绍了冷凝泵在电 厂的运行工况,分析了水泵的变频节能原理。对珞璜 电厂的变频改造提出了系统方案,包括系统的动力方 案和系统的控制方案。

最后通过电厂的实测数据证明了ACS5000 中压变频系统具有很高的系统动、静态性 能,净节电率超过40%。

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 86

1800KW中压 ABB变频器在压缩机上的应用 延炼集团
电动机负载为氢气压缩机,在不同工况下,电动机需 求的转速及轴功率亦不同,共分四个工况点: a.压缩机转速13725r/m时,需求功率为788kW b.压缩机转速10220r/m时,需求功率为1140kW c.压缩机转速9829/m时,需求功率为1150kW d.压缩机转速7600r/m时,需求功率为825kW 压缩机系统在经过一 年的平稳运行,使变 频器性能得到实践, 未使用前压缩机高压 电流146A,使用变频 器。后高压电流115A, 系统电压6KV,每年 运行6000h,电费每 度0.4元,计算可知: (145-115) ×6×3×6000×0.4 =77.3(万元)
? ABB Group October 9, 2013 | Slide 87

中压变频器在水泥厂的应用 中材国际南京水泥工业设计研究院
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以上是理论计算结 果, 即变频调速方 式每小时电耗是 1350kwh,液力偶 合器调速方式每小 时电耗2080kwh。 而实际电耗比理论 计算要大。 根据本文的数据计 算,假设电费是 0.4/kwh,每年节 约电费168万元

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 88

? ABB Group October 9, 2013 | Slide 89


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