ACS6000中压传动系统的原理及应用.docx

ACS6000中压传动系统的原理及应用

 发表时间:2007-7-9  　　　　　

摘  要  对公司在168新型钢管厂穿孔主电机的中压传动系统ACS6000的硬件组成进行了较详细地分析。
关键词  ACS6000  IGCT  整流  逆变
一  前言
ACS6000SD是advant control system 6000 synchronous drive的缩写。ACS6000SD是ABB公司出品的大功率同步电动机所使用的中压传动无级调速系统（简称中压传动系统），它允许用在同一个直流母线上带多个整流单元和逆变单元，从而来实现拖动多个机械设备的功能。它所使用的功率元件是IGCT（Integated Gate Commutated Thyristor），是一种大功率，高电压的功率元件。我公司采用的ACS6000中压传动系统是作为拖动穿孔机的两台4000KW同步电机变频调速装置，其进线电压是50Hz交流3160V，中间的直流电压为4850V，输出电压为32.33~40Hz交流3150V。
二  硬件组成
本厂的ACS6000中压传动系统包括两个ARU（Active Rectifier Unit）整流单元，两个INU（Inverter Unit）逆变单元，两个CBU（Capacitor Bank Unit）电容单元 一个VLU（Voltage Limiter Unit）电压限幅单元，两个COU（Control Unit）控制单元，两个EXU（Excitation Unit）励磁单元，一个WCU（Water Cooling Unit）水冷单元和三个TEU（Terminal Unit）动力电缆的连接单元，其中有两个TEU是和COU在一个柜体内，详见图1。

图1

下面对每个单元作详细的介绍
1．ARU（Active Rectifier Unit）整流单元和INU（Interface Unit）逆变单元ARU的作用是将交流整流成直流，INU的作用是将直流逆变成交流。ARU和INU的硬件组成基本上是相同的，唯一的不同就是ARU比INU多两块ASE（Anti Saturation Equipment）防磁饱和板。图2是ARU主回路的电气原理图，其中包括：进线滤波装置L3011、L3012、L3013、C3011、C3012、C3013、R3011、R3012、R3013；项模块G3021、G3031、G3041，每个项模块包括四个IGCT 即VF1、VF2、VF3、VF4，四个续流二极管即VR1、VR2、VR3、VR4，两个钳位二极管VC1、VC2，两个零电位二极管VN1、VN2，两个钳位电容C1、C2，平衡电阻RS1；L3051两个限制电流波动的电感。

图2
    INU主回路电气原理图与ARU主回路电气原理图相反，在此就不再介绍。
2．CBU(Capacitor Bank Unit)电容单元和VLU（Voltage Limiter Unit）电压限伏单元CBU和VLU在ARU和INU之间，起到一个直流稳压作用，如图3。CBU主要包括9组2ⅹ1.6mF的水冷电容，以及一个接地刀闸。

图3

3．EXU(Excitation Unit)励磁单元
EXU是ACS6000的励磁单元。EXU主要包括两部分：第一部分是整流桥，它用的是可控硅整流；第二部分是过压保护装置，它包括几个大电阻，用来保护大电流对整流桥的冲击。

图4
4．WCU(Water Cooling Unit水冷单元)
这套传动系统由于功率大，发热量大，所以采用的是内循环水冷却的方式。通过图3可以看出这套水冷系统是用外循环水通过热交换器来冷却内循环水。为了保证内循环水的导电率低于它的保护值0.5，本套系统还包括一个离子过滤器。

图5
5．COU(Control Unit控制单元)
COU可以说是ACS6000的核心，是整套传动系统的大脑。如图6所式，整个ACS6000传动系统在这里被分成了3部分：一部分是整流单元，由一块AMC3板(Application and Motor Controller)来控制两个整流单元；另外两部分各由一块AMC3板控制一个逆变单元。

图6
6．ACC(辅助控制单元)
它负责系统的控制电源以及系统的辅助控制，包括变压器的辅助信号，电机的辅助信号。
       三   ACS6000的操作
1．从ACS6000上电
（1）ACS6000控制电源上电（在ACC1左侧柜门的第二个开关）；
（2）将CBU上的接地开关搬到不接地的位置（开关是纵向的且“GROUNDING ISOLATOR UNLOCKED”指示灯不亮）；
（3）如果手操板（CDP312）上都显示“READY ON”，那么可以按COU1门上的“SUPPLY ON”按钮，等待一分钟；
（4）从COU1左边的手操板上可以看到“DC VOLTAGE”的电压在4300伏到4400伏左右并没有明显的升压或降压，则可以按COU1左边的手操板上的绿色按钮，“DC VOLTAGE”升到4850伏，在COU1右边的手操板上和COU2上的手操板上可以看到“READY RUN”，上电结束。
2．从操作台上电
（1）ACS6000控制电源上电（在ACC1左侧柜门的第二个开关）；
（2）将CBU上的接地刀闸开关搬到不接地的位置（开关是纵向的）；
（3）如果手操板（CDP312）上都显示“READY ON”，则从操作台上可以上电。
3．停止电机
（1）从操作台上停止电机有三种方式：按停止（STOP）按钮、按快停（FAST STOP）按钮、按急停（EMERGENCY STOP）按钮；
（2）从ACS6000上也可以按快关（EMERGENCY OFF）按钮来停止电机；
        四   ACS6000的故障处理
1．从CS2的HMI上能检查故障和报警信息,从手操板上可以检查更详细的报警信息；
2．从用户手册上可以检查相应的信息内容；
3．一定要查看故障时间。因为一个故障可能导致其他故障，通过故障时间找到第一个故障。
4．如果故障比较严重，那么用电脑连接到COU1的branching unit板。检查详细故障信息。
5．看故障LOGGER，并存成.TXT的文件。从故障LOGGER可以看到故障时间。
6．从FAULTED NODE (ARU/INU1/INU2)上传datalogger1和datalogger2。保存这个图片。试着去调查故障的原因。
7．从FAULTED NODE (ARU/INU1/INU2)上传参数。看参数EPLD First fault。把参数保存成.TXT的文件。
8．如果故障在EXU里，那么用电脑连接到CBB板并按照上面的步骤去做。
     五   结束语
     经过半年时间的运行，ACS6000中压传动系统性能稳定，可靠性高，成功的轧制了不锈钢等一系列高钢级管材，此系统能力超原设计的百分之八。
     限于篇幅，文章内容不尽全面、详细，希望各位同仁共同探讨。