1、中 压 变 频 高 低 高 技 术 方 案北 京 迪 安 帝 科 技 有 限 公 司Comment i1: Page: 1DescriptionBeijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案Page 1 of 121. 前言交流变频调速技术是现代化电气传动的主要发展方向之一，它不仅调速性能优越，而且节能效果良好。实践证明，驱动风机、水泵的大、中型笼型感应电动机，采用交流变频调速技术，节能效果显著，控制水平也大为提高。 在中压变频传动产品中，ABB 公司在小功率和高压（6KV、10KV）应用场合没有合适的标准中压变频器可以使用，在现阶段以采用高低高方式为
2、主。高低高中压变频调速系统的工作原理是采用降压变压器将电网电压降低，经由低压变频器，再经过升压变频器控制中压电机。 优点：1、 价格便宜，约为直接高压变频器的 70%左右； 2、 可靠性高，由于 ABB低压（380，690V）变频器技术已十分成熟，可靠性很高，而与它配套的变压器等设备都是高可靠性设备，所以整个系统的可靠性就很高； 3、 对电机的绝缘要求低，原有的老电机、电缆不须更换； 4、 不受供电电压和电机电压等级的限制，电压等级从 213.8KV AC 均可。 容量范围：现在的 ABB低压（如 690v）变频器虽可做到 3000kw以上，但用于高低高系统，考虑到接线方面的问题，用于 200
3、0kw以下较为适合。 Comment i2: Page: 2Sub-System nameComment i3: Page: 2Sub-System nameComment i4: Page: 2Sub-System nameComment i5: Page: 2Project nameBeijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案Page 2 of 122. 高低高系统方案说明在高低高方案中，交流传动系统采用 ABB公司的 ACS800 Step-up/Sine Filter 交流变频器装置以及配套的降压变压器、升压变压器、电机、电缆组成。本方案提供
4、的 ACS800 Step-up/Sine Filter交流变频器装置具有正弦波滤波器，且可以通过设置参数来选择不同的操作方式和各种功能。PLC 和工业 PC机与变频控制器之间可以通过现场总线适配器进行通讯，也可以用端子点对点的方式进行控制，这需要用户根据实际的工艺控制要求和现场的情况来决定。2.1 ACS800 Step-up的构成及功能ACS800 Step-up/Sine Filter Drive 是 ABB公司 ACS800系列中的一员。ACS800 Step-up 的主要概念是用低压变频器控制中压电机，Step-up 应用系统包括变频器、正弦波滤波器、 变压器、电缆和电机，它的灵活配
5、置适应于泵、风机和潜水油泵等工业领域。ACS800 Step-up所包含的变频器是 ACS800标准变频器模块，从 140KW至 2500KW所有功率范围都是 IGBT功率模块，并且在变频器内部设置了进线电抗器，从而有效地抑制了高次谐波对电网的影响； ACS800 Step-up具有正弦波滤波器装置，该滤波器能够有效地滤掉高频部分，使其输出的正 弦波达到完美无谐波，从而降低了升压变压器的制造费用，并且提高了变压器和电机的使用寿命；ACS800 Step-up 与降压变压器和升压变压器配合使用去满足各种电机电压的要求(2-M 3 ACS807 SINE FILTER Y Y ACS80 Step
6、-u /Sine Filter 60 V690V 60 VBeijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 3 of 1213KV)。ABB 公司在 Step-up 传动系统应用中具有丰富的经验，自 1981 年以来已经交付和运行了上百套 Step-up 传动系统。2.1.1 ACS800 Step-up 传动的特点ACS800 高低高系统的特点： 对电机电压的适应性。用户可以根据实际情况选择电机电压。 合理的费用。变压器容量比没有正弦波滤波器传动的要小。 不要求特殊的电机线圈绝缘。由于有正弦滤波器和变压器的隔离作用不会产生轴承电流。 低电机噪
7、音。输出的电压和电流为正弦波形。 允许长的电机电缆。 安装在浮地电网中。 通过输出变压器补偿因滤波器引起的 10%的压降。 先进的控制模式。在工业风机和泵应用中其特点： 最经济的应用方案，由于采用了高科技的正弦滤波器和标准的输出变压器。 完美的改造方式，因为正弦波的电压输出。 启动转矩为 50%的额定转矩。 一般电缆最长为 300 米。 在要求高的启动转矩和更长的电机电缆时，需用特殊的变压器。在潜水泵应用中其特点： 提高了泵的使用寿命。 通过使用升压变压器可以得到 100%的启动转矩。 电机电缆可以长达几千米,电缆上的压降可以通过输出变压器来补偿。2.1.2 ACS800 Step-up 传动
8、的优越性能 电源断电时的运行ACS800 将利用正在旋转着的电机的动能继续运行，只要电机旋转并产生能量供给 ACS800，使其继续运行。Beijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 4 of 12 IR 补偿功能用于满足高的起动转矩。电压提升补偿在电缆、升压变压器和电机上的电阻损失。由于在 0Hz 时，电压不能送至变压器，故在 ACS800 Step-up 应用中，必须使用特殊的 IR 补偿方法 。所有的 IR 补偿是在滑差频率下起动。 自动跟踪起动功能- ACS800 的自动起动特性超过一般变频器的飞升起动和积分起动的性能，它能在极短的时
9、间内检测到电机的状态并实施跟踪起动。当电机工作在 5Hz 以上时，ACS800 Step-up 可以不带编码盘实施跟踪起动。跟踪起动功能通过软件设置，不需要任何外围硬件配置。 堵转功能当转矩低于设定的限幅，并且在一定的时间内电流高于特定的限幅时，电机被认为堵转并发出故障或报警信号。 电机缺相保护功能如果所滤波的三相相电流中的一相绝对值低于设定值，缺相保护功能就要发出故障或报警信号。 接地保护功能当变压器原边或变压器电缆出现接地现象时，发出接地故障或报警信号。 过载保护和欠载保护。 短路保护。IR STEP-U FREQ.IR COMPENSATION fn fUStep-u 应 用 中 的 I
10、R补 偿Beijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 5 of 122.1.3 ACS800 Step-up 柜体装置ACS800 Step-up Drives-MNS 柜体(IP22)安装了一个铰链连接的前门， 门上装有主熔 断隔离开关的操纵手柄，控制盘安装组件，和其它一些可选件。冷却空气的通风窗靠栅格挡着，防止异物进入柜体。ACS800 Step-up 柜体内配置了电源输入熔断隔离开关，含快速熔芯，具有电源开关和短 路保护双重功能，正弦波滤波器也装于 MNS 柜体内。同时输入接触器和急停保护回路作为可选项，用户可以根据实际需要选择。2.
11、2 ACS800 Step-up 变频器技术参数2.2.1 加速和减速积分ACS800 提供了两个用户选择的加速和减速积分。可以调整加减速时间（0 到 1800S）和选择积分类型。能够通过控制一个数字输入口，在两个设定的积分时间之间进行切换。可选的积分类型是线性曲线和 S 形曲线：Linear：适合于电机需要恒加减速的情况。S-curve：S 形积分适合于在速度发生变化的起始阶段和结束阶段要求平稳变速的情况。2.2.2 输出的实际值信号输出的实际值信号包括：ACS800 输出频率、电流、电压和功率电机速度和转矩中间直流回路电压实际控制地（本地/外部 1/外部 2）给定值ACS800 温度运行时
12、间记录器（h），kWh 记录器DI/O 和 AI/O 状态这些信号可以通过总线传送到上位机，也可以通过模拟输出口输出，也可以在操作盘上显示。操作盘上可以同时显示三个信号。Beijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 6 of 12故障记录包括最近 64 条 ACS800 检测的事件信息（其中存储器中保存最近 16 条事件信息，断电后也不丢失）。事件信息包括故障和警告的信息。事件信息按照时间顺序显示。2.2.3 可编程模拟输出ACS800 提供了两个可编程的电流输出口。模拟输出信号可以取反和滤波。最小电流可以是 0mA 或 4mA。根据实际需
13、要设置。依靠参数选择，模拟输出信号可以与下列量成正比，电机转速，过程转速（成比例的电机转速），输出频率，输出电流，电机转矩，输出电压，应用块输出（PID 调节器输出），给定，或给定差值（在给定和 PID 调节器的实际值之间的差）。还可以通过通讯模块（例如现场总线模块）控制模拟输出信号。可编程系统控制输入可编程系统控制输入包括：运行允许信号故障复位信号系统控制输入信号可以通过数字输入口输入或控制盘输入，而运行允许信号不能从控制盘给出。这些信号也可以通过总线接受上位机传送的信号。2.2.4 模拟输入ACS800 有三个可编程模拟输入口：一个电压输入口和两个电流输入口。每个模拟输入口都可以通过调整信
14、号的最大/最小极限，滤波时间常数，信号取反选择来处理。最小/最大设定可选的最小值是 0V/mA,2V/4mA 或输入调节。输入调节允许 ACS800 最大信号值。滤波模拟输入信号滤波时间常数由用户自己调整，从 0.01s 到 10s。取反功能：最小模拟输入信号对应最大给定，最大模拟输入对应最小给定。这些信号也可以通过总线接受上位机传送的信号。2.2.5 保护功能ACS800 提供了几种编程的故障保护功能和几种非用户调整的已编程的保护功能。Beijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 7 of 122.2.6 可编程故障保护功能2.2.6.1
15、 控制盘信号丢失控制盘信号丢失功能定义了当控制盘选作控制区时，在 ACS800 通讯中断的情况下ACS800 的动作。2.2.6.2 外部故障功能带有外部故障功能，通过定义一个数字输入口作为外部联锁信号输入，可以监视外部故障。2.2.6.3 电机过热保护可以激活电机过热保护功能并选择一个电机过热保护模式来保护电机防止过热。电机过热保护模式一种是基于电机温度热模型，另一种基于电机温度传感器元件过温指示。电机温度热模型ACS800 使用下列假设来计算电机的温度：电机的环境温度是 30。电机的温度使用用户自定义或自动计算电机过热时间和电机负载曲线。当环境温度高于30，负载曲线应有所调整。注意：用户自
16、定义模型可用于 ACS800-07-0490-6 及以上功率等级的单元。热模型通过设置电机过热时间为 350，700，1050 秒提供了等价于标准 10 级，20 级，30级的过热继电保护。2.2.6.4 堵转保护功能ACS800 在电机发生堵转时保护电机。可以调整监视极限（频率，时间），选择传动如何动作（警告显示/故障显示和停止传动/不反应）。如果下列条件都满足，堵转保护功能将被激活：1）ACS800 输出频率低于用户设定的堵转频率极限。2）电机转矩上升到由 ACS800 软件计算得到是最大允许值。这个极限不断地变化，这是由于变频器软件计算的电机温度不断变化。Beijing Dand Tec
17、hnology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 8 of 123）条件 1 和 2 已经超过了用户设置的时间（堵转时间极限）。2.2.6.5 欠载保护功能欠载可以作为故障指示出来。ACS800 提供了一个欠载功能来保护机械设备，在负载丢失时发出信号。可选择为：报警/报故障&停止传动/不反应。如果下列条件同时满足，欠载保护功能将被激活：1） 电机负载低于用户选择的欠载曲线（五个选项）。2） 电机负载低于用户选择的欠载曲线的时间超过用户设定时间（欠载时间）。2.2.6.6 电机缺相保护功能缺相功能监视电机电缆的连接状态。这个功能在电机起动时特别有用。ACS800 检测是否电机任
18、意一相没有连接或是不起动。缺相功能也在正常运行下监视电机连接状态。用户可以定义在缺相时的传动动作。选项是故障显示，停止，或无反应。2.2.6.7 接地故障保护接地故障保护监视电机，电机电缆和变频器的接地故障。接地故障判别是基于在变频器的输入端的电流互感器对接地保护泄漏电流的测量。发生接地故障时，该功能可以选择为停止传动，给出故障显示，传动继续运行或忽略接地故障。2.2.6.8 通讯故障功能通讯故障功能监测 ACS800 与外部控制设备（例如现场总线适配器模块）之间的通讯。用户可以定义当通讯丢失时传动的动作，以及设定动作的延时。用户还可以定义 ACS800继电器或模拟输出口指示通讯连接的是否处于
19、故障状态。2.2.7 已编程的保护功能不能由用户改变的 ACS800 的已编程保护功能：2.2.7.1 过流过流跳闸极限是 3.5*I2hd ( I2hd 为额定输出电流，重载使用)。Beijing Dand Technology Co.,Ltd. 中压变频高低高技术方案 Page 9 of 122.2.7.2 直流过压2.2.7.3 直流欠压2.2.7.4 过温ACS800 监视逆变器模块的温度。如果逆变器模块温度超过 115，给出警告。过温跳闸极限是 125。2.2.7.5 短路ACS800 具有独立监视电机电缆和逆变器短路保护的功能。如果短路发生，传动将不会起动，并显示故障。2.2.7.
20、6 过频如果 ACS800 输出频率超过预设值，传动停止，显示故障。预设值是超过最大绝对转速极限（在 DTC 模式下）或最大频率极限。2.2.7.7 I/O 控制板内部故障如果应用电机控制板（RAMC）不能与 I/O 控制板（RIOC）或扩展 I/O 板（数字 I/O 扩展板或模拟 I/O 扩展板）通讯，传动停止，并显示故障。2.2.7.8 内部故障如果 ACS800 检测到内部故障，传动将停止，并显示故障。2.2.8 其它特性有模拟和数字接口扩展模板以及多种现场总线适配器可供选择。内置 PID 调节器可以方便实现闭环控制。2.2.9 极限ACS800 可以设定转速，电流（最大），转矩（最大）和直流电压的极限。2.2.10 功率极限最大允许电机功率是 1.5*Phd。如果超过了这个极限，电机转矩自动地受限制。这个功能保护了 ACS800 的内部整流桥防止过载。
