Преобразователи частоты концерна abb

 

Концерн ABB выпускает для широкого диапазона мощно­стей электродвигателей и напряжений питания несколько моделей ПЧ, в которых применяются новейшие технологии как в области элементной базы, так и программного обеспе­чения.

В системах управления электроприводов используется технология прямого управления момента (Direct Torque Con­trol—DTC), позволяющая вести точный контроль скорости и момента асинхронного двигателя без использования датчика скорости (бессенсорное управление). В технологии DTC ос­новными регулируемыми параметрами являются магнитный поток статора АД и момент. Параметры состояния АД обновляются 40 тыс. раз в секунду в адаптивной модели АД высокоскоростным процессором обработки цифровых сигна­лов. Постоянная коррекция текущего состояния АД и срав­нение фактических параметров процесса с опорными значе­ниями происходят так, что каждая коммутация в инверторе определяется отдельно.

Технология DTC обеспечивает следующие преимущества:

• исключаются ложные срабатывания систем защиты, поскольку ток и момент АД регулируются непосредст­венно;
• отсутствуют резонансные явления, порождающие нежела­тельные звуки при работе привода, так как DTC не имеет фиксированной схемы коммутации;
• повышенная жесткость механической характеристики во всем диапазоне изменения скорости, что имеет большое зна­чение для объектов, где требуется высокая точность регули­рования;
• высокий пусковой момент.

Семейство приводов переменного тока концерна ABB ох­ватывает диапазон мощностей от 0,37 кВт до 30 МВт с на­пряжением питания от 200 В до 6 кВ.

Преобразователи частоты серии ACS600 мощностью от 1,5 до 4500 кВт изготавливаются в двух вариантах:

- для индивидуального применения;

- для группового применения.

Серия включает модели, легко приспосабливаемые для различных условий эксплуатации и различных целей, вклю­чая насосы, вентиляторы, для управления перемещением, привод грузоподъемных машин, многодвигательный привод и др.

Для ПЧ серии ACS600 имеется ряд предварительно запро­граммированных наборов параметров — прикладных макро­сов, служащих для программного задания конфигурации вводов-выводов, установки значений параметров привода и обработки сигналов:

• заводская настройка для основных промышленных приме­нений;
• ручное или дистанционное управление;
• ПИД-регулирование для управления технологическим про­цессом в замкнутом контуре;
• регулирование момента;
• управление последовательностями для повторяющихся циклов технологического процесса;
• пользователей № 1 и № 2 для задания установки парамет­ров самим пользователем.

Стандартная плата входов-выходов содержит:

• три аналоговых входа — один 0(2) —10 В постоянного то­ка, два 0(4)—20 мА, разрешающая способность 10 бит;
• два аналоговых выхода — 0(4) —20 мА, разрешающая спо­собность 10 бит;
• шесть дискретных входов — изолированы группой, вход­ное напряжение 24 В постоянного тока;
• три релейных выхода (цифровые): переключающий кон­такт, 24 В постоянного тока или 115/230 В переменного тока, максимальный ток нагрузки 2 А;
• один выход опорного значения — +10 В постоянного то­ка, 10 мА;
• вспомогательное напряжение на выходе 24 В постоянного тока, 0,25 А;
• два модульных соединителя — стандартный интерфейс RS485.

Технические характеристики некоторых электроприводов индивидуального применения серии ACS600 приведены в табл. 1.

Преобразователи частоты серии ACS1000. До освоения промышленностью производства запираемых тиристоров с интегрированным управлением (IGCT), в качестве сило­вых полупроводниковых приборов в преобразователях час­тотно-регулируемых электроприводов среднего напряжения (3 и 6 кВ) применялись запираемые тиристоры (GTO) илибиполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). GTO-тиристоры при средних уровнях напряжения имеют приемлемые потери в проводящем состоянии, однако неод­нородная коммутация приводит к усложнению схемо­технических решений для обеспечения надежности запира­ния тиристоров. IGB-транзисторы являются быстродействующими приборами, но в диапазоне средних на­пряжений в них велики потери в проводящем состоянии, к тому же требуются сложные последовательные соедине­ния нескольких транзисторов в каждом плече инвер­тора. Указанные обстоятельства при применении в ПЧ при­боров GTO или IGBT приводят к увеличению числа ком­понентов, габаритов и снижению надежности электро­привода.

Применение приборов IGCT в диапазоне средних напря­жений обеспечивает по сравнению с приборами GTO и IGBT быструю однородную коммутацию, простоту схемотехниче­ских решений, высокий КПД электропривода, повышение надежности и улучшение рабочих характеристик.

Преобразователь частоты имеет инвертор напряжения с одним полупроводниковым прибором в каждом плече моста (последовательное и параллельное соединения приборов отсутствуют). Выпрямительный узел ПЧ выполнен по 12-пульс-ной (по специальному заказу по 24-пульсной) схеме.

Кроме максимальной токовой защиты, в электроприводе предусмотрены защиты от к.з., замыкания на землю, обрыва фазы, перенапряжения, понижения напряжения, превыше­ния температуры, перегрузки, заклинивания электродвигате­ля и др.

Преобразователи частоты серии ACS800 имеют следую­щие особенности:

• наличие адаптивного программирования, функция которо­го аналогична программируемому логическому контроллеру (ПЛК);
• прямое управление моментом двигателя (DTC);
• однотипные программные инструментальные средства расчета, ввода в эксплуатацию и обслуживания;
• наличие функции «Помощник наладчика» (Start-up Assistant), облегчающей ввод электропривода в эксплуата­цию;
• возможность установки трех дополнительных модулей расширения входов/выходов сопряжения с интерфейсными шинами, интерфейса цифрового датчика скорости или под­ключения персонального компьютера (ПК).

В дополнение к обычному программированию ПЧ серии ACS800 имеют адаптивное программирование, которое не требует дополнительного оборудования. Оно включает набор блоков, которые можно запрограммировать для выполнения любого заранее заданного набора функций. При этом могут использоваться все обычные заложенные в блок-программу необходимые функции:

• логические И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ;
• математические: алгебраическое сложение, умножение, деление, выделение модуля, выделение максимума, выделение минимума;
• другие: таймер, выключатель, компаратор, фильтр, а также устанавливаемые пользователем сообщения о предупрежде­ниях и неисправностях;
• пропорционально-интегральный регулятор и др.

Пользователь может свободно задавать вводы в блоки, соединения между блоками, а также подключения к соответствующим вводам-выводам или к сигналам управле­ния электроприводом. Таким образом, имеется возможность создавать новые входные сигналы и изменять процесс регулирования скорости и момента двигателя.

С помощью адаптивного программирования пользователь может адаптировать электропривод к конкретному техноло­гическому процессу.

Для упрощения и удобства первоначального ввода в экс­плуатацию электропривода предусмотрена функция «Помощ­ник наладчика» (Start-up Assistant). Отображаемые на дисплее инструкции облегчают настройку электропривода на всех стадиях, помогая сделать правильный выбор параметров.

Для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания системы электроприводов предусмотрена программа Drive Window 2.0, выдающей информацию для поиска неисправностей, техоб­служивания и ремонта, а также для обучения персонала; есть возможность наблюдать одновременно за работой нескольких электропри­водов.

Панель управления ПЧ серии ACS800 отражает следую­щие текущие значения величин: скорость вращения вала дви­гателя, частоту тока статора, вращающий момент, мощность двигателя, заданное значение частоты, напряжение звена по­стоянного тока, напряжение на выходе инвертора, темпера­туру радиатора ПЧ, израсходованный моторесурс, потребле­ние электроэнергии. С помощью панели управления возможна реа­лизация как местного, так и дистанционного управления электроприводом. Встроенная память содержит информацию о 64 последних сбоях и неисправностях с индикацией време­ни возникновения данной неисправности.

В базовом исполнении ПЧ имеет:

• три аналоговых входа с разрешающей способностью 12 битов – один ±0(2) - 10 В, два 0(4) -20 мА;
• два аналоговых выхода с разрешающей способностью 10 битов;
• семь дискретных гальванически развязанных в группе вы­ходов, входное напряжение 24 В;
• три релейных выхода, переключающий контакт 24 В или 115/230 В переменного тока, максимальный ток 2 А;
• опорное выходное напряжение ±10 В, ±0,5 % постоянного тока, максимальный ток 10 мА;
• вспомогательное выходное напряжение ±24 В ±10 %, мак­симальный ток 250 мА.
• Дополнительно поставляются модули расширения вводов-выводов, обеспечивающие увеличение числа аналоговых и дискретных входов-выходов.

Технические характеристики преобразователей частоты серии ACS800 приведены в табл. 3.