Концерн АВВ 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 АВВ ох­ватывает диапазон мощностей от 0,37 кВт до 30 МВт с на­пряжением питания от 200 В до 6 кВ. Они выполняются в конструктивном исполнении класса защиты оболочки от ІР00 до IP54. Концерном осуществляется выпуск приводов серий ACS 100, ACS140, ACS 160, ACS550, ACS600, ACS800, ACS1000, SAMI MEGASTAR и Cyclo. Кроме стандартных комплектов ПЧ, выпускаются различные модули расширения, например, модули связи приводов между собой или с центральной управляющей ЭВМ по оптоволоконным линиям, панели управления, блоки тормозных резисторов, фильтры подавле­ния помех и др.

Преобразователи частоты серии ACS600 мощностью от 1,5 до 4500 кВт изготавливаются в двух вариантах: для индивидуального применения; для группового применения.

Оба варианта изготовляются для различных объектов. 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.

Главное преимущество ПЧ серии ACS600 — универсаль­ность оборудования, совместимая технология с электропри­водами других серий, использование силовых транзисторов IGBT и метода DTC, общие свойства и интерфейс, общее программное обеспечение.

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.

Следующие макросы являются стандартными: 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.

Кроме стандартных, имеются дополнительные макросы, например, для управления параллельно подключенных насо­сов, вентиляторов и др.

Диапазон регулируемой частоты на выходе ПЧ 0 —± 300 Гц (с фильтрами du/dt 0—± 120 Гц). Статическая погреш­ность — 10 % от скольжения АД (разомкнутый контур управ­ления) и 0,01 % от номинальной скорости АД (замкнутый контур).

Предусмотрен вариант ACS600 с повышающим трансфор­матором и синусоидальным фильтром, дающий возможность широкого выбора напряжений АД для насосов, вентиляторов и погружных насосов. Применение такого привода обеспе­чивает:

возможность применения длинного кабеля; синусоидальную форму напряжения и тока; низкий уровень шума двигателя; увеличение пускового момента.

Преобразователи частоты ACS611 и ACS617 оснащаются двумя преобразователями с модулями IGBT, один из которых включается на стороне блока питания вместо диодного моста, другой — на стороне двигателя и предназначен для регулиро­вания скорости. Это делает возможным двухстороннее на­правление потока энергии и работу в четырех квадрантах. Перед линейным преобразователем устанавливается фильтр, подавляющий высшие гармоники.

В многодвигательных электроприводах используется общая шина постоянного тока, что делает возможным распределе­ние энергии торможения от двигателя к другим двигателям, подключенным на общую шину, без применения блока реку­перативного торможения, а также уменьшает мощность и габариты общего блока питания системы.

Панель управления имеет алфавитно-цифровой экран (4 строки х 20 символов) и может одновременно отображать текущее значение трех регулируемых рабочих параметров, в том числе: скорость вращения вала двигателя, выходную час­тоту ПЧ, ток, вращающий момент, мощность, напряжение твена постоянного тока, выходное напряжение ПЧ, темпера­туру радиатора, количество проработанных часов, потребляе­мую мощность (в кВт), исходные параметры.

Встроенная система запоминания неисправностей сохра­няет информацию о 64 последних возникших сбоях и неис­правностях, каждая из которых сопровождается индикацией времени возникновения данной неисправности.

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.

Поставляются также модули расширения входов-выходов, в которых разрешающая способность аналогового входа луч­ше или имеются дискретные входы переменного тока на 115/230 В.

Технические характеристики некоторых электроприводов индивидуального применения серии ACS600 приведены в табл. 7.1.

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) или биполярные 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.

В электроприводах серии ACS 1000 в качестве элементной базы в ПЧ используются разработанные концерном АВВ по­лупроводниковые приборы IGCT, характеризующиеся сле­дующими особенностями:

высоким быстродействием при коммутации, сравнимым с приборами IGBT;

малыми потерями в проводящем состоянии, сравнимыми с приборами GTO;

надежностью при эксплуатации в диапазоне средних на­пряжений.

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.

	В нормальных условиях	В тяжелых условиях
Тип ПЧ	Номи­наль­ный вход­ной ток, А	Номи­нальный выход­ной ток, А	Кратко­времен­ный ток пере­грузки, . А*	Номи­нальная выход­ная мощ­ность, кВА	Номи­нальная мощ­ность двигате­ля, кВт"	Номи­нальный входной ток, А	Номи­нальный выход­ной ток, А	Кратко­времен­ный ток пере­грузки, А'	Номи­нальная выход­ная мощ­ность, кВА	Номи­ нальная мощ­ ность двига­ теля, кВт"
ACS601-0011-3	16	18	20	11	7,5	14	15	23	9	5,5
ACS601-0020-3	30	32	35	20	15	22	24	36	16	И
ACS601-0030-3	44	47	52	30	22	37	41	62	25	18,5
ACS601-0050-3	74	76	84	50	37	60	62	93	40	30
ACS601-0070-3	106	112	123	70	55	90	89	134	60	45
ACS601-0120-3	175	178	196	120	90	145	147	221	100	75
ACS607-0140-3	215	216	238	140	110	175	178	267	120	90
ACS607-0170-3	259	260	286	170	132	215	216	324	140	110
ACS607-0210-3	318	316	348	210	160	259	260	390	170	132
ACS607-0260-3	397	395	435	260	200	318	316	474	210	160
ACS607-0320-3	477	480	528	320	250	397	395	593	260	200
ACS607-0400-3	604	600	661	400	315	492	494	741	320	250
ACS607-0490-3	754	751	827	490	400	604	600	901	400	315
ACS607-0610-3	906	912	1003	610	500	754	751	1127	490	400
‘Допустимый в течение 1 мин ток перегрузки каждые 10 мин. "Мощность указана для напряжения 400 В.

359

Преобразователи частоты на базе IGCT требуют в 5 раз меньшее число полупроводниковых приборов по сравнению с ПЧ, выполненными на базе низковольтных IGBT, и в 2 раза меньше чем при использовании высоковольтных IGBT. На­пример, при напряжении 4,16 кВ для построения инвертора потребуется 60 приборов низковольтных IGBT или 24 прибо­ра высоковольтных IGBT. При применении IGCT потребует­ся всего лишь 12 приборов.

В связи с уменьшением числа компонентов значительно повышается надежность и уменьшаются габариты ПЧ. По­следнее обстоятельство имеет огромное значение в условиях ограниченных площадей.

Для ПЧ с воздушным охлаждением конфигурация элек­тропривода серии ACS 1000 может выполняться как с встро­енным сухим разделительным трансформаторов на входе ПЧ, так и с отдельно установленным разделительным трансфор­матором. В последнем случае может быть использован масля­ный трансформатор наружной установки.

Функциональная электрическая схема частотно-регулируе- мого привода с ACS1000 показана на рис. 7.7. Технические характеристики ПЧ серии ACS 1000 на напряжение 3,3 кВ приведены в табл. 7.2.

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

Рис. 7.7. Функциональная схема частотио-регулируемого электропривода с преобразователем частоты серии ACS1000: Т — трансформатор; В — 12-пульсный выпрямитель; И — трехуровневый инвертор; Ф — выходной фильтр; М — электродвигатель; СУ — система управления и прямого регулирования момента (DTC)

Технические характеристики преобразователей частоты серии ACS1000 на напряжение 3,3 кВ Охлажде­ ние Тип ПЧ Макси­ мальная длитель­ ная мощ­ ность, кВА Мощ­ность двигате­ля, кВт’ Номи­нальный выход­ной ток, А Масса, кг Иоздуш- ACS 1013-А1 - АО-ОО 400 315 70 1600 ІІОЄ ACS 101 З-Al - ВО-ОО 450 355 79 1600 ACS 1013-А1-СО-ОО 500 400 87 1600 ACS1013-A1-DO-00 550 450 96 1600 ACS1013-A1-EOOO 600 500 105 1600 ACS1013-A1-FO-00 700 560 122 1600 ACS1013-A1-GO-00 750 630 131 1600 ACS1013-A1-HO-00 850 710 149 1600 ACS 1013-А2-JO-OO 950 800 166 1750 ACS1013-A2-KO-00 1100 900 192 1750 ACS 1013-A2-LO-00 1200 1000 210 1750 ACS1013-A2-MO-00 1350 1120 236 1750 ACS 1013-A2-NOOO 1500 1250 262 1750 ACS1013-A2-PO-00 1700 1400 297 1750 ACS1013-A3-QOOO 1900 1600 332 2000 ACS 1013-A3- RO-OO 2150 1800 376 2000 Водяное ACS1013-W1-SO-00 2400 2000 420 3000 ACS 1013-W1-ТО-ОО 2700 2250 472 3000 ACS1013-W1-UO-00 3000 2500 525 3000 ACS 1013-W2-VO-OO 3350 2800 586 3200 ACS1013-W2-WO-00 3750 3150 656 3200 ACS 1013-W2-XO-00 4250 3550 744 3200 ACS1013-W2-YO-00 4750 4000 831 3200 ACSW13-W3-ZO-00 5350 4500 936 3400 ACS 1013-W3-IO-QO 5950 5000 1041 3400 'Мощность указана для четырехполюсного электродвигателя.

фазы, перенапряжения, понижения напряжения, превыше­ния температуры, перегрузки, заклинивания электродвигате­ля и др.

Электропривод допускает 10 % кратковременную пере­грузку в течение 1 мин каждые 10 мин. Возможно специаль­ное исполнение для тяжелого режима работы с 150 % на­грузкой в течение 1 мин каждые 10 мин. В электроприводах с ACS 1000 используется прямое управление моментом (DTC), позволяющее с достаточной точностью регулировать как скорость, так и момент двигателя без сигнала обратной связи от датчика скорости. Расчет состояния АД корректируется по программной модели 40000 раз в секунду посредст­вом быстродействующего сигнального процессора. Статиче­ская точность регулирования скорости составляет от 0,1 до 0,5 %.

Система управления предусматривает оптимизацию маг­нитного потока двигателя при изменении нагрузки, обеспе­чивая высокий КПД и пониженный шум двигателя. Благодаря оптимизации общий КПД двигателя и ПЧ в зависимости от нагрузки повышается от 1 до 10 %.

Быстрая реакция системы управления дает возможность весьма эффективно реагировать на параметры сети и про­цесса, что позволяет легко справляться с кратковременными перерывами электроснабжения, резкими изменениями на­грузки и перенапряжениями. Система управления преду­сматривает также подключение внешних управляющих сиг­налов.

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).

Преобразователи частоты серии ACS800-01 мощностью менее 110 кВт имеют настенный монтаж, серии ACS800-02 мощностью от 90 до 500 кВт — стеллажную конструкцию, благодаря которой составные части ПЧ можно устанавливать рядом или друг за другом.

Все электроприводы с ПЧ серии ACS800 оснащаются сис­темой динамического торможения. Тормозные резисторы монтируются снаружи модуля ПЧ.

В качестве дополнительного оборудования могут быть поставлены: тормозной модуль; фильтры электромаг­

нитной совместимости (ЭМС); аналоговые и цифровые модули расширения входов-выходов; шинные модули, интер­фейсный модуль импульсного датчика скорости, выходные фильтры.

Кроме того, для установки в шкаф расширения могут быть поставлены: рубильник и предохранители; контактор с ава­рийной кнопкой останова; один или два тепловых реле; три реле типа РТ100; тормозные резисторы; фильтры ограниче­ния du/dt. Все дополнительные подключения выполняются в расширенном корпусе.

Степень защиты оболочки — IP21, по заказу — IP54, IP55.

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.

Очередность выполнения различных функций свободно назначаемая. 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,

Для программирования используется панель управления, причем программирование осуществляется также просто, как и установка параметров.

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

К адаптированному программированию поставляется ин­струментальный программный комплект Drive АР для работы с ПК, который позволяет тестировать, создавать, документи­ровать, обрабатывать и копировать адаптивные программы.

Предусмотрены следующие рабочие режимы программи­рования:

автономный, при котором программирование можно осу­ществить, например, в офисе, а затем загрузить в память;

пакетной обработки данных;

диалоговый, при котором изменения в программе записы­ваются непосредственно в привод и рабочие параметры ото­бражаются в реальном масштабе времени.

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. Та­ким образом, функция активно направляет действия в про­цессе наладки электропривода. Для облегчения наладки функция допускает общение на 14 языках, в том числе рус­ском. Она запрашивает номинальные параметры двигателя, а также конфигурацию ввода-вывода, требуемые параметры применения (время пуска и торможения, значения макси­мальной и минимальной скорости и др.).

Для ввода в эксплуатацию и технического обслуживания системы электроприводов предусмотрена программа Drive Window 2.0. Ее многочисленные программные и графические возможности являются полезным дополнением к системе, выдающей информацию для поиска неисправностей, техоб­служивания и ремонта, а также для обучения персонала. С помощью этой программы пользователь имеет возможность наблюдать одновременно за работой нескольких электропри­водов, при этом их текущие параметры отображаются на од­ном экране или выдаются на принтер. Сигналы от несколь­ких электроприводов можно наблюдать в графической фор­ме, а их параметры могут контролироваться и обрабатываться в режиме пакетной обработки или реальном масштабе вре­мени.

Электроприводы с ПЧ серии ACS800 можно подключать к наиболее распространенным автоматизированным системам, что достигается применением адаптеров связи между шинами системы автоматизации и ПЧ. Возможно применение шин­ных адаптеров PROFIBUS-DP, Device Net, MODBUS Plus., Ethernet и др.

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. Одновременно на дисплее отображаются три величины. 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. 7.3.

Для облегчения работ по проектированию электро­приводов предусмотрены программные инструментальные средства Drive Size, с помощью которых осуществляется выбор оптимального варианта двигателя, ПЧ и трансформа­тора.

Используя эти средства можно рассчитать значения токов и их гармонический состав, а также создать базирующуюся на значениях фактической нагрузки документацию техниче­ского расчета.

В этой программе содержатся также каталоги выпускае­мых концерном АВВ двигателей, ПЧ и трансформаторов.

	Продолжительный режим	Режим при невысокой перегрузке*	Тяжелый режим”
Тип ПЧ	Номи­ наль­ ный ток, А	Мак- си- маль- ный ток, А*”	Мощ­ ность, кВт	Ток, А	Мощ­ ность, кВт	Ток, А	Мощ­ ность, кВт
ACS800-01-009-3	13,9	17,6	5,5	12,7	5,5	9,3	4,0
ACS800-01-0011-3	19	24	7,5	18	7,5	14	5,5
ACS800-01-0016-3	25	32	11	24	11	19	7,5
ACS800-01-0020-3	34	46	15	31	15	23	И
ACS800-01-0025-3	44	62	22	41	18,5	32	15
ACS800-01-0030-3	55	72	30	50	22	37	18,5
ACS800-01-0040-3	72	86	37	69	30	49	22
ACS800-01-0050-3	86	112	45	80	37	60	30
ACS800-01-0060-3	103	138	55	94	45	69	37
ACS800-01-0070-3	141	164	75	132	55	97	45
ACS800-01-0100-3	166	202	90	155	75	115	55
ACS800-01 -0120-3	202	282	110	184	90	141	75
ACS800-02-0140-3	206	326	ПО	202	110	163	90
ACS800-02-0170-3	245	404	132	240	132	202	110
ACS800-02-0210-3	289	432	160	284	160	240	132
ACS800-02-0260-3	368	568	200	361	200	284	160
ACS800-02-0320-3	487	720	250	477	250	361	200
ACS800-02-0400-3	602	904	315	590	315	477	250
ACS800-02-0440-3	648	1017	355	635	355	590	315
ACS800-02-0490-3	718	1017	400	704	400	635	355
’ Ток и мощность двигателя при перегрузке 110 % в течение 1 мин. “Ток и мощность двигателя при перегрузке 150 % в течение 1 мин. *" Максимальный ток в течение 10 с.