ACS1000中压变频器简介
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ACS1000的实例应用
一、简述变频器的开展和应用1、概述鉴于直流传动具有优越的调速性能，在上世纪大局部年代里，高性能可调速传动都采用直流电动机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电动机。
70年代变频器的问世彻底打破了交直流传动按调速分工的格局，经历近半个世纪的研究，变频技术从晶闸管(SCR)时期开展到今天的大功率晶体管(IGBT，IGCT)和耐高压大功率晶体管(HVIGBT)时期，控制技术也开展到今天的矢量控制和直接转矩控制且已全数字化，其机械特性硬度能满足具有一定硬性负载的调速要求。
现今交流变频调速传动装置已有很好的运行特性，并可作为现场级与自动化级连接在一起，应用更灵活，通信更自由，对供电系统也可实现无干扰，应用围几乎涉及到整个工业领域。
1、变频技术的开展1〕功率开关器件的开展当今交流变频传动装置大多采用SPWM(Sin Pulse Width Module，正弦脉冲宽度调制)方法，即三相交流经整流和电容滤波后，形成恒定幅值的直流电压，加在逆变器UI上，逆变器的功率开关器件，按一定规律控制其导通和断开，使输出端获得一系列宽度不等的矩形脉冲电压波形。
如改变脉冲宽度即可控制逆变器输出交流基波电压的幅值；改变调制周期即可控制其输出频率，这样就同时实现了调压和调频。
随着变频器快速性、准确度及可靠性的不断提高，对功率开关器件要求越来越高，即开关频率要求在几十千赫兹，导电损耗低，在各种应用领域的可靠性高，目前除GTO外，现较成熟的IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)和IGCT(Integrated Gate mutated Thyristor，集成栅整流晶体管)，IGBT还有上下压之分。
西门子公司在开展IGBT技术方面，不仅开发了耐高压HV-IGBT，在提高关断和载流能力方面有了新的进展；且每次通电或断电时的瞬变电流和瞬变电压可通过门电路进展控制。
ABB公司在开展IGCT技术方面，主要是在快速、均衡换流和在低损耗等取得很大进展。
ACS1000
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 July 26, 2012 | Slide 24
ACS 1000 特有的安全选件
Safety: 安全：
实例1: 4.16kV,1000hp
120 LV IGBT 90 二极管 45 功率熔断器
© ABB Group July 26, 2012 | Slide 8
IGBTs: 120 Diodes: 90 Power Fuses: 45
M
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
输出正弦波滤波器
电机效率与工频运行相同 无需电机降容 无电压反射，无共模电压 无需对电机和轴承的绝缘额外考虑 无高频成分 可用标准电缆 无电缆长度限制 无EMC问题
无开关谐波 无额外电机噪声
© ABB Group July 26, 2012 | Slide 20
DTC控制系统
DTC——直接转矩控制
弧光监测
Fast opening of MCB 快速分断主短路器
© ABB Group July 26, 2012 © ABB Group | Slide 27 July 26, 2012 | Slide 27
ABB变频器 ACS1000控制硬件介绍_Control HW_RevC1
4
AMC-3
4
AMC-33
控制硬件
AMC 33、AMC 34- 电路板的区别
X102
5
1
1a
3 3
4
2
AMC34
X800
5
3 3
X1
4
2
AMC33
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 12 -
控制硬件
AMC- INT 电路板 S/W 的兼容性
AMC-34/33 控制电路板的 SW（MSOHxxxx）与 EPLD 版本如下：
RAM - 512K 快速静态 RAM 10. 光纤通讯
4. FlashPROM Subprint PROM 闪存分电路板
11. X102 64 Way connector 64 路连接器
5. Boot ROM 启动 ROM
6. Status LED‘s LED 状态指示灯
7. Black Box, second Flash PROM 黑盒子，第二个 PROM 闪存
onal IOEC4, Air or Water 选配件 IOEC4，风冷或水冷
Optional module 选用模块
CDP312R panel CDP312R 面板
DriveWindow 变频器监视器
控制硬件
AMC3 – AMC 33 的不同
2 2
1
1
3
3
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 11 -
控制硬件
AMC-34, 应用与电机 控制电路板 / 介绍
INT, Interface board INT、接口电路板
IOEC, I/O boards IOEC、I/O 电路板
ACS1000变频器培训
remarks
ideal: 3 – 6 bar max. 38 ° C with power derating
Table for Deratings
降
Water Cooled Drives 水冷传动
容表
The load capacity of the drive (current and power) decreases when the cooling water temperature exceeds 27° C (81° F). The following power derating applies:
Motor
Inverter
Filter
保护系统不必要的损坏，直流部分 在放电之前必须断开熔断器
Fuses are known to be unreliable
NP
NP
NP
M
熔断器并不可靠
A protection IGCT is placed between the rectifier and the DClink capacitors
Water Cooled Drives
1800 - 5000kW Applications
水冷传动设备
应用于1800 - 5000kW
Front View
正面示意图
Water Cooled Drives 水冷传动
Cooling Unit
冷却单元
Rectifier and Inverter
整流和逆变器
Cooling Circuit
冷却
Water Cooled Drives 水冷传动
B11 P I
Conductivity B12 AI 1.4
中压交流变频器(ABB)
中压交流变频器ABB是315千瓦至100兆瓦范围内中压交流变频器的主要国际供应商。
ABB的中压交流变频器用于需要较高功率的感应及同步电机的转速和转矩控制。
我们的变频器通过ABB的专利“直接转矩控制”（DTC）技术提供精确的传动过程控制。
无需使用编码器，无论是否存在输入电压波动或负荷突变，我们的变频器能够始终保持最高的控制精度。
ABB的中压变频器根据实际需要调整电机速度，从而能够降低能源消耗。
产品概述ACS 1000，ACS 6000，LCI，ACS 6000c应用概述水泥、采矿及矿物船舶金属化工、石油和天然气发电制浆和造纸水及废水处理中压变频器产品概述ACS 1000315千瓦-5兆瓦ACS 60003-27兆瓦LCI2-46兆瓦如有要求可更高ACS 6000c14 – 27兆瓦ACS 1000适用于315千瓦至最高5兆瓦电机转速及转矩控制的中压变频器ACS 1000通过“直接转矩控制”提供精确的传动过程控制。
ACS 1000的部件总数少，从而具有较高的固有可靠性。
ACS 1000拥有大量您可以根据自己的需求进行选择的灵活备选件，随时可以改造。
产品主要特点：· 可随时改造。
可根据现有电机随时进行改造，适用于泵、风机、压缩机、挤出机、输送机等大多数中压应用。
· 正弦输出滤波器。
用于纯正弦波电压及电流输出：标准电机、电机无须降额、对电网电压无冲击、对电机绝缘不会产生共模电压。
· IGCT 功率半导体器件。
具最高可靠性· 无熔断器设计。
可靠、无老化及无需维护的电路保护。
· DTC 控制平台。
具有极高的转矩和转速性能。
ACS 1000 – 参数适用于315千瓦至最高5兆瓦电机转速及转矩控制的中压变频器ACS 1000风冷ACS 1000水冷变频器类型变频器类型VSI-NPC 电压源逆变器—中性点箝位 VSI-NPC 电压源逆变器—中性点箝位 典型应用典型应用泵、风机、输送机、挤出机、搅拌机、压缩机、研磨机。
ACS 产品介绍
中压传动市场拓扑结构
© ABB Switzerland Ltd 03 / 2003
IGCT技术 不同拓扑结构和不同半导体元器件的系统所需的元器件数量
0 12 24 30 36 50
60
多电平LV IGBT
三电平HV IGBT
两电平SGCT
三电平 IGCT
元器件数量越少 ＝> 可靠性越高
ABB
IGCT技术
IGCT技术
¾ 高可靠性
¾ IGCT的故障率指标FIT = 100 ¾ 交流耐压: 最高 6kV ¾ 直流耐压: 最高 3.9kV ¾ 通态电流: 2200 A ¾ 最少的功率半导体元器件的数量(12 Inv. IGCTs + 2 Pro. IGCT) ¾ 理论计算的MTBF = 50,000H
¾ 抑制谐波
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
适用于新电机或已有电机
输出正弦波滤波器
动态控制低通LC滤波器 消除所有的由逆变器开关带给电机的谐波 消除电机和轴承上共模电压的影响
DTC技术
DTC控制精度
Static speed error Dynamic speed error
PWM
no encoder
± 1 to 3 % 3 %sec.
PWM
with encoder
± 0.01 % 0.3 %sec.
DC drive
with encoder
± 0.01 % 0.3 %sec.
正弦波输出滤波器
ABB
© ABB Switzerland Ltd 03 / 2003
第一章ABB中压变频器概述
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
© ABB Industrie AG - 23
IGCT模块
© ABB Industrie AG - 16
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％
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
© ABB Industrie AG - 30
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
ACS 6000 用于热轧钢厂
72 MW (+24 MW 冗余)
© ABB Industrie AG - 33
产量
1…2M 吨钢 / 年 400…800MUSD / 年
过程停车后再启动时间
ABB变频器 在冶金行业的应用中压变频器改善产品质量和过程 说明书
ABB可靠的传动产品和系统可无缝集成于客户的自动化设施， 从而最大限度地提高设备的整体性能。
利用变频器控制过程，将能带来以下效益： – 优化生产质量和产量 – 优化生产能力 – 提高过程的可靠性 – 降低能耗 – 减少二氧化碳排放量 – 最大限度地减小设备磨损
用于冶金行业各种设备的ABB变频器 ABB为冶金行业的各种设备供应传动产品和系统： – 型材轧机 – 板材热轧机 – 管轧机 – 冷轧机 – 高炉鼓风机 – 风机 – 泵机
采用不同控制方法的投资成本和能量损耗的比较。*
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*按照功率为1300 kW（1740马力），运行三年时间的泵机计算
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采用各种起动方法的电机电流
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ABB变频器在冶金行业的应用 | 9
中压变频器
中压变频器系统的核心是变频器。ABB为功率范围从315kW到 100MW以上的中压设备提供一揽子变频器。
热轧机 ABB的创新和高动态传动解决方案有助于改善下述轧机的生产 过程，大大延长其正常运行时间，并优化产品质量： – 棒材轧机 – 线材轧机 – 型材轧机 – 管轧机 – 传统的热连轧机组 – 薄板坯连铸连轧 – 炉卷轧机 – 中板轧机 – 初轧机
4 | ABB变频器在冶金行业的应用
ABB变频器为轧机带来的优势
ABB变频器在冶金行业的应用 | 5
配置概念
该示例说明了如何通过应用ABB的ACS 6000多传动系统的模块 化平台，实现面向特定轧机的最佳变频器配置。
可逆冷轧机
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变频器配置
利用变频器控制过程，将能带来以下效益： – 优化生产质量和产量 – 优化生产能力 – 提高过程的可靠性 – 降低能耗 – 减少二氧化碳排放量 – 最大限度地减小设备磨损
用于冶金行业各种设备的ABB变频器 ABB为冶金行业的各种设备供应传动产品和系统： – 型材轧机 – 板材热轧机 – 管轧机 – 冷轧机 – 高炉鼓风机 – 风机 – 泵机
采用不同控制方法的投资成本和能量损耗的比较。*
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*按照功率为1300 kW（1740马力），运行三年时间的泵机计算
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采用各种起动方法的电机电流
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ABB变频器在冶金行业的应用 | 9
中压变频器
中压变频器系统的核心是变频器。ABB为功率范围从315kW到 100MW以上的中压设备提供一揽子变频器。
热轧机 ABB的创新和高动态传动解决方案有助于改善下述轧机的生产 过程，大大延长其正常运行时间，并优化产品质量： – 棒材轧机 – 线材轧机 – 型材轧机 – 管轧机 – 传统的热连轧机组 – 薄板坯连铸连轧 – 炉卷轧机 – 中板轧机 – 初轧机
4 | ABB变频器在冶金行业的应用
ABB变频器为轧机带来的优势
ABB变频器在冶金行业的应用 | 5
配置概念
该示例说明了如何通过应用ABB的ACS 6000多传动系统的模块 化平台，实现面向特定轧机的最佳变频器配置。
可逆冷轧机
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变频器配置
ABB变频器 ACS1000_EPS_RevB2
EPS EPSSonnenschein 12 VDC Batteries电子电源X4-3 (+27Vdc)X4-5 (+27Vdc)BATTERY 12V / 6 Ah电池12V/6AhBATTERY 12V / 6 Ah电池12V/6Ah电池管理与接口如果安装了两个多选项），需要安装四个备用电池（每个在ACS 1000 运行的时候可以进行备用电池的替换AI 4 电机WDG W 相温度）(AO 1 Programmable) (AO 2 Programmable)（AO 1 可编程）（AO 2 可编程）(AI 3 Motor WDG Temp V)(AI 4 Motor WDG Temp W)AI 2 电机WDG W 相温度(AO 1 Programmable) (AO 2 Programmable)（AO 1 可编程）（AO 2 可编程）Q11Q1T1T1备用电池Q11=泵或风机Q1=EPS 电源G5 / G6G5 / G6-X10选项Cooling Fan(s)冷却风机Connections depending on theauxiliary voltage (Type code,digit 18)连接方法取决于辅助电压（型号代码、18位）EPS 1EPS 1选项EPS 2 (WCD)EPS 2 (WCD)A B B L t d -19-气压监控控制(CTRL)接地隔离装置选项选项AMC=应用电机控制器INT=接口EPS=电子电源VLSCD=电压等级短路检测ADCVI=模拟-数字电流-电压接口OWP=过电压保护IOEC=输入-输出电子板GUSP=门极单元电源。
ABB变频器 ACS1000维护与调试
1975 The first large power PWM drive (SAMI A) 1969 Research started
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 8 -
产品概览
ACS1000 产品系列
ACS 1000 空冷型变频器
3 种型号(A1,A2,A3) 功率范围： 0.4 – 2MVA
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 1 -
ACS 1000 维护与调试 Course G710 课程 G710
产品概览
基本内容
目标
学生在培训完本部分内容后，将能够处理包括以下在内的硬件：
基本理解中压交流传动变频器系列产品 基本理解各种不同的应用 基本理解包括 ACS 1000 在内的中压变频器系列的产品/配置 基本理解 ACS 1000 的额定值 关键技术：DTC，IGCT
A1 框架尺寸的宽=2650 mm A2 和 A3 框架尺寸的宽=3300 mm
高=2700 mm
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 12 -
宽=1100 mm
空冷型范围：
0.4 - 2 MVA；
3.3 和 4 kV
产品概览
ACS1000 拓扑结构
12 脉冲整流器（标准）
Inverter output voltage 逆变器输出电压
Drive output voltage to the motor 变频器对电机的输出电压
产品概览
输出正弦滤波器
电机电压和电流波形：
Input section
Input transformer
Rectifier
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 8 -
产品概览
ACS1000 产品系列
ACS 1000 空冷型变频器
3 种型号(A1,A2,A3) 功率范围： 0.4 – 2MVA
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 1 -
ACS 1000 维护与调试 Course G710 课程 G710
产品概览
基本内容
目标
学生在培训完本部分内容后，将能够处理包括以下在内的硬件：
基本理解中压交流传动变频器系列产品 基本理解各种不同的应用 基本理解包括 ACS 1000 在内的中压变频器系列的产品/配置 基本理解 ACS 1000 的额定值 关键技术：DTC，IGCT
A1 框架尺寸的宽=2650 mm A2 和 A3 框架尺寸的宽=3300 mm
高=2700 mm
ACS1000 Training-RevC1 © ABB Ltd - 12 -
宽=1100 mm
空冷型范围：
0.4 - 2 MVA；
3.3 和 4 kV
产品概览
ACS1000 拓扑结构
12 脉冲整流器（标准）
Inverter output voltage 逆变器输出电压
Drive output voltage to the motor 变频器对电机的输出电压
产品概览
输出正弦滤波器
电机电压和电流波形：
Input section
Input transformer
Rectifier
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冷却泵2驱动
M12
见图24
IOEC1，DO1.2
冷却风扇驱动
FAN1
冷却单元顶部
IOEC1，DO1.1
马达阀开限位
B14
见图24
IOEC3，DI3.14
马达阀关限位
IOEC2，DI2.14
马达阀开驱动
IOEC3，DO3.4
马达阀关驱动
IOEC3，DO3.3
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。
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）
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）：
四、直接转矩控制
ACS1000变频器采用直接转矩控制技术。采用微处理器控制技术来监控电机的电磁状态，配合直接转矩控制技术（DTC)实现无传感器电机控制。ACS 1000变频器的输出电压接近正弦，它可以方便的用于现在所使用的标准感应电机而不需要降容。直接转矩控制(DTC)是交流传动的一种独特的电机控制方式。逆变器的开关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制。测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关状态。直接转矩控制中，每只IGCT的开关状态都是单独地由磁通和转矩的值决定的，而不是象传统PWM磁通矢量传动中预先确定的矩阵来控制开关状态。（DTC与PWM控制的区别如下表）
•接收到分闸命令时，160ms内断开MCB；
•接收到跳闸命令时，160ms内断开MCB；
•提供指示MCB闭合的状态输出信号；
•提供指示MCB断开的状态输出信号；
•提供指示MCB无效的状态输出信号（如：主回路断路器处于测试位置、主回路断路器小车处于拖出状态或故障状态）。
六、通讯
ACS 1000变频器具有先进的本地控制和远程控制特性，控制设备集成在变频器柜体内部，提供基于过程控制、保护和监控功能的全数字和微处理器技术。CDP 312控制盘是基本的用户接口，用户可以通过它监控，修改参数和控制ACS1000变频器的运行。
信号名称
标号
安装位置
I/O编号
备注
内循环水电导率
B12
见图24
IOEC1，AI1.4
报警值0.5us,跳闸值0.7us,低报警值0.06us。
内循环水温度
B13
见图24
IOEC1，AI1.2
报警值39℃,跳闸值41℃。
内循环水压力
B11
见图24
IOEC1，AI1.3
压力低报跳闸值1.5bar。
膨胀腔水位
转矩阶跃上升时间：闭环10到20毫秒。开环100到200毫秒。
五、主断路器的控制与监视
主回路断路器（MCB）必须唯一地由ACS 1000变频器来控制。主回路断路器的合闸命令必须唯一地由ACS 1000变频器提供。外部合闸信号作为合闸请求信号连接到ACS 1000变频器的数字输入接口。合闸请求信号可来自本地或远程控制台。而实际控制MCB合闸的命令由ACS 1000变频器的数字输出接口发出。
传动设备
型号规格
生料EP风机
ACS1013-W2-V0-00-S612-10A0-0C30-000G-00000-EN3350KVA 输入：2*1902V、561A
输出：3300V、670A传动电机：3300V、2800KW
窑尾高温风机
ACS1013-W2-W0-00-S612-10A0-0C30-000G-00000-EN3750KVA 输入：2*1902V、631A
（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。
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：
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）：
2、过压保护板OVVP（外形图见图16、外部接线示意图见图17）
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）
（四）、功率单元（内部结构见图21）
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微秒内直接将逆变部分和整流部分快速隔离，其快速性是熔断器的1000倍。ACS 1000变频器所具备的硬件和软件保护特性可以有效的保护变频器免受非正常的操作和设备误动作所造成的故障和损坏。
主回路断路器必须满足变压器原边额定电压和额定电流的要求。MCB还必须满足传动设备的一些特定要求。
MCB需具备下列性能和接口：
•承受额定负载电流并及时分断短路电流；
•承受变压器的浪涌电流而不跳闸；
•250 ms内分断变压器二次侧短路电流（包括保护继电器动作时间和MCB分断时间）；
•接收到合闸命令时，及时闭合MCB；
输出：3300V、724A传动电机：3300V、3000KW
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。
图1 ACS1000水冷变频器（12脉波）
B10
见图24
IOEC1，DI1.9
内部风温
ADCVI
报警值45℃,跳闸值55℃。
冷却泵1驱动
M11
见图24
IOEC1，DO1.1
ACS1000连续检测水电导率、水位、水压、水温的实际值，正常运行时两台泵交替运行、一台泵运行另一台泵待机.自动切换，原水回路马达阀受水温控制。正常运行时，水电导率、水温被限制在允许范围内。如果变频器停止运行且主断路器分闸后，水电导率达到报警值, 冷却水泵、风机自动启动，当水电导率再次降到报警值以下，冷却泵和风扇将在预设的延时时间到后停止运行。同样冷却水泵和风机依据冷却水实际温度自动启动，当温度降到15℃以下泵和风扇将按预设的延时时间停止。
INT板外部实际接线示意见图6：
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：
4、EPS控制电源板：
EPS电源板外部接线示意图见图12、图13：
（三）、滤波及直流单元（内部布置图见图13）
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：
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：
DTC
磁通矢量
开关状态的控制基于电机的磁通和转矩变量
开关状态的控制基于电机的励磁电流电机轴的速度和位置反馈(测量值或估计值)
M12
见图24
IOEC1，DO1.2
冷却风扇驱动
FAN1
冷却单元顶部
IOEC1，DO1.1
马达阀开限位
B14
见图24
IOEC3，DI3.14
马达阀关限位
IOEC2，DI2.14
马达阀开驱动
IOEC3，DO3.4
马达阀关驱动
IOEC3，DO3.3
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。
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）
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）：
四、直接转矩控制
ACS1000变频器采用直接转矩控制技术。采用微处理器控制技术来监控电机的电磁状态，配合直接转矩控制技术（DTC)实现无传感器电机控制。ACS 1000变频器的输出电压接近正弦，它可以方便的用于现在所使用的标准感应电机而不需要降容。直接转矩控制(DTC)是交流传动的一种独特的电机控制方式。逆变器的开关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制。测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关状态。直接转矩控制中，每只IGCT的开关状态都是单独地由磁通和转矩的值决定的，而不是象传统PWM磁通矢量传动中预先确定的矩阵来控制开关状态。（DTC与PWM控制的区别如下表）
•接收到分闸命令时，160ms内断开MCB；
•接收到跳闸命令时，160ms内断开MCB；
•提供指示MCB闭合的状态输出信号；
•提供指示MCB断开的状态输出信号；
•提供指示MCB无效的状态输出信号（如：主回路断路器处于测试位置、主回路断路器小车处于拖出状态或故障状态）。
六、通讯
ACS 1000变频器具有先进的本地控制和远程控制特性，控制设备集成在变频器柜体内部，提供基于过程控制、保护和监控功能的全数字和微处理器技术。CDP 312控制盘是基本的用户接口，用户可以通过它监控，修改参数和控制ACS1000变频器的运行。
信号名称
标号
安装位置
I/O编号
备注
内循环水电导率
B12
见图24
IOEC1，AI1.4
报警值0.5us,跳闸值0.7us,低报警值0.06us。
内循环水温度
B13
见图24
IOEC1，AI1.2
报警值39℃,跳闸值41℃。
内循环水压力
B11
见图24
IOEC1，AI1.3
压力低报跳闸值1.5bar。
膨胀腔水位
转矩阶跃上升时间：闭环10到20毫秒。开环100到200毫秒。
五、主断路器的控制与监视
主回路断路器（MCB）必须唯一地由ACS 1000变频器来控制。主回路断路器的合闸命令必须唯一地由ACS 1000变频器提供。外部合闸信号作为合闸请求信号连接到ACS 1000变频器的数字输入接口。合闸请求信号可来自本地或远程控制台。而实际控制MCB合闸的命令由ACS 1000变频器的数字输出接口发出。
传动设备
型号规格
生料EP风机
ACS1013-W2-V0-00-S612-10A0-0C30-000G-00000-EN3350KVA 输入：2*1902V、561A
输出：3300V、670A传动电机：3300V、2800KW
窑尾高温风机
ACS1013-W2-W0-00-S612-10A0-0C30-000G-00000-EN3750KVA 输入：2*1902V、631A
（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。
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：
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）：
2、过压保护板OVVP（外形图见图16、外部接线示意图见图17）
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）
（四）、功率单元（内部结构见图21）
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微秒内直接将逆变部分和整流部分快速隔离，其快速性是熔断器的1000倍。ACS 1000变频器所具备的硬件和软件保护特性可以有效的保护变频器免受非正常的操作和设备误动作所造成的故障和损坏。
主回路断路器必须满足变压器原边额定电压和额定电流的要求。MCB还必须满足传动设备的一些特定要求。
MCB需具备下列性能和接口：
•承受额定负载电流并及时分断短路电流；
•承受变压器的浪涌电流而不跳闸；
•250 ms内分断变压器二次侧短路电流（包括保护继电器动作时间和MCB分断时间）；
•接收到合闸命令时，及时闭合MCB；
输出：3300V、724A传动电机：3300V、3000KW
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。
图1 ACS1000水冷变频器（12脉波）
B10
见图24
IOEC1，DI1.9
内部风温
ADCVI
报警值45℃,跳闸值55℃。
冷却泵1驱动
M11
见图24
IOEC1，DO1.1
ACS1000连续检测水电导率、水位、水压、水温的实际值，正常运行时两台泵交替运行、一台泵运行另一台泵待机.自动切换，原水回路马达阀受水温控制。正常运行时，水电导率、水温被限制在允许范围内。如果变频器停止运行且主断路器分闸后，水电导率达到报警值, 冷却水泵、风机自动启动，当水电导率再次降到报警值以下，冷却泵和风扇将在预设的延时时间到后停止运行。同样冷却水泵和风机依据冷却水实际温度自动启动，当温度降到15℃以下泵和风扇将按预设的延时时间停止。
INT板外部实际接线示意见图6：
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：
4、EPS控制电源板：
EPS电源板外部接线示意图见图12、图13：
（三）、滤波及直流单元（内部布置图见图13）
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：
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：
DTC
磁通矢量
开关状态的控制基于电机的磁通和转矩变量
开关状态的控制基于电机的励磁电流电机轴的速度和位置反馈(测量值或估计值)