afe有源前端節能裝置知識產權

㈠ 三電平高壓變頻器

介紹了西門子採用三電平高壓IGBT開發的中壓變頻器SIMOVERTMV、有源前端技術及應用。

關鍵詞：高壓 三電平 有源前端
1、前言 電力電子技術、微電子技術與控制理論的結合，有力地促進了交流變頻調速技術的發展。近年來，具有驅動電路和保護功能的智能IGBT的應用使得變頻器結構更加緊湊且可靠。與其它電力電子器件相比，IGBT具有高可靠性、驅動簡單、保護容易、不用緩沖電路和開關頻率高等特點，鑒於此，開發高電壓、大電流、頻率高的高壓IGBT並將其應用到變頻調速器中以獲得輸出電壓等級更高的裝置成為人們關注的焦點。中壓變頻器的研發與電力電子器件如高壓IGBT、GTO、IGCT等器件研製水平和應用水平密切相關，隨著高電壓、大電流IGBT的面世，給中壓變頻器注入了新的活力，德國西門子公司採用高壓IGBT(600A～1200A/3300V～6500V)、三電平技術開發的SIMOVERTMV系列中壓變頻器已在國內廣泛用於有色、冶金、電力、建材、自來水、石油化工等行業並得到用戶的認可，本文就第四代IGBT的優異性能，與GTO、IGCT等電力電子器件進行了比較，結合MV系列中壓變頻器的特點論述了採用三電平技術獲得優良的輸出電壓特性，採用模塊化技術以適應各種負載的需求，介紹了三電平有源前端（AFE）技術提供的四象限傳動方案，並提供眾多應用選型實例說明中壓變頻器的方案選擇與應用效果。
2 中壓變頻器用電力電子器件的比較
電力電子器件的發展經歷了晶閘管(SCR)、可關斷晶閘管(GTO)、大功率晶體管(GTR)、絕緣柵晶體管(IGBT)等階段，目前，常壓變頻器基本上採用IGBT組成逆變電路，中壓變頻器中由於電路結構的不同，交—直—交變頻器中逆變電路基本上由高壓IGBT、GTO、IGCT等組成，單元串聯多電平變頻器和中—低—中變頻器型多採用低壓IGBT構成。
20世紀80年代可關斷晶閘管GTO的商品化促進了交流調速技術的發展，與SCR相比其屬於自關斷器件，由於取消了強迫換流電路，簡化了在交流電力機車中大量採用的逆變器電路，目前GTO的容量為6000A/6000V，在電力機車調速中大多採用（3000～4000）A/4500V，中壓變頻器功率范圍多在（300～3500）kW以內，屬於較小的功率范圍。GTO開關頻率較低，需要結構復雜的緩沖電路和門極觸發電路，用門極負電流脈沖關斷GTO，其值接近其陽極電流的1/3，如關斷3000A/4000V的GTO，需750A的門極負脈沖電流，其門極觸發電路需要多個MOSFET並聯的低電感電路，而同樣的高壓IGBT僅需5A的導通和關斷電流。GTO的工作頻率低於500Hz，以1500A/4500V的GTO為例，其開通時間為10μs，關斷時間約需20μs。
硬驅動GTO(IGCT)是關斷增益為1的GTO，GTO製造工藝上是由多個小的GTO單元並聯而成的，為解決關斷GTO時非均勻關斷和陰極電流收縮效應，縮短關斷時間，利用增加負門極電流上升率，在1μs內使負門極電流上升到陽極電流的幅值而使GTO的門極－陰極迅速恢復阻斷。將GTO外配MOSFET組成的門極驅動器組合成IGCT，實現了場控晶閘管的功能，IGCT使用過程中要求開通和關斷過程盡可能短，目前IGCT的最高水平為4000A/6000V，IGCT關斷過程中仍需要di/dt緩沖器以防過電壓，IGCT以GTO為基礎，其工作頻率應在1kHz以下。
隨著關斷能力和載流能力的提高，高壓IGBT以其自保護功能強，無需吸收電路而具有廣闊的應用前景。西門子公司從1988年開始研製和應用低壓IGBT，在高壓IGBT的開發上也處於領先地位，以目前用於MV系列的1200A/3300VIGBT為例，其柵極發射極電壓僅為15V，觸發功率低，關斷損耗小，di/dt、dv/dt都得到了有效控制，目前高壓IGBT的研製水平為(600～1200)A/6500V，其工作頻率為（18～20）kHz。
3 、高壓IGBT中壓變頻器的特點
SIMOVERTMV系列中壓變頻器採用了實踐證明具有優秀性能的矢量轉換磁場定向控制原理，即優化的空間矢量和脈寬調制模式，應用高壓IGBT和三電平技術而獲得了優良的輸出電壓特性。在設計上充分考慮了各種負載情況，能適應風機、泵類，擠壓機，提升機，皮帶機，活塞式壓縮機，卷取機，開卷機等各種應用。應用模塊化技術優化傳動裝置，可採用12或24脈波二極體整流器，或輸入端採用有源前端都可以獲得高動態性能、高可靠性和最佳的性能價格比。
目前1500kVA以下電壓源型變頻器基本上採用二電平電路結構，將中間直流電路的正極電位或負極電位接到電機上去。為滿足變頻器容量和輸出電壓等級的需求，並降低諧波及dv/dt，出現了採用GTO或高壓IGBT的三電平變頻器，將中間直流電路正極電位、負極電位及中點電位送到電機上去。與二電平變頻器相比，其輸出波形諧波較小，降低了損耗，同時使功率器件耐壓降低一半。西門子公司採用高壓IGBT、三電平技術開發成功MV系列中壓變頻器，其逆變器電路在3300V、4160V等級僅需12或24個器件，無須緩沖電路，結構緊湊，提高了可靠性和整體效率。其主電路如圖1所示，其輸出電壓、電流波形如圖2所示。</p>
<p style="text-indent: 30">MV系列變頻器採用模塊化技術，對各種傳動應用提供全面的解決方案，為滿足再生制動，提供了有源前端技術，即從電網向AFE輸入正弦波交流電，經整流後輸出直流電壓，並保持所要求的電壓值，濾波電路保證從電網汲取及反饋回電網的只有正弦波電壓或電流。
4 、MV系列中壓變頻器應用實例
中壓變頻器的評價指標包括適用范圍、設計思想、如電壓源或電流源型、轉矩脈動、速度控制、諧波與雜訊，效率、功率因數及電磁兼容性等。MV系列變頻器通過採用優化的空間矢量和脈寬調制模式可獲得極高的動態性能，轉矩脈動<2％，並具有完美的控制特性；通過對各種情況下的諧波電流進行快速傅里葉分析，可提供典型諧波電流頻譜；MV由於採用高壓IGBT無緩沖器電路，功率因數大於0.96，由於採用有源前端技術，功率因數可根據需要調整(滯後或超前)，同時提高了電磁兼容性，滿足了抗干擾的要求。以下提供部分應用實例供參考：
1）在建材水泥行業，廣州珠江水泥廠經過對多家公司中壓變頻器產品的比較，決定採用西門子MV系列產品於電收塵風機、爐列風機及窯列風機上，其中，電收塵風機電機為西門子鼠籠電機1RQ4506-8，1300kW/3300V，中壓變頻器為6SE8018-1BA00，輸入端採用12脈波整流，變頻器總的功率因數大於0�96；爐列風機電機為西門子鼠籠電機IRQ4564-6，2500kW/3300V，變頻器為6SE8031-1BA00；窯列風機電機為西門子鼠籠電機1RQ4502-6，1400kW/3300V，變頻器為6SE8018-1BA00，用戶在選型時充分考慮了高壓IGBT變頻器對電機的絕緣等級的要求，同時也考慮了供貨商電機、變頻器的系統配套能力，以選擇最經濟合理的方案，現設備已投入運行並取得顯著的節能效果
（2）在電力行業，SIMOVERTMV具有廣泛的應
用前景，特別是對於調峰電廠，主要的應用包括給水泵、送(引)風機、灰漿泵、供熱水泵等。通常除了節能，增加機械壽命，減少對電網的沖擊外，還可大大優化電廠鍋爐的燃燒過程，使全廠的用電率下降，這一點在山東龍口電廠得到了認證。該廠已採用多套西門子變頻器用於技術改造，其採用的SIMOVERTMV1250kW/6kV也將很快投入運行。
3）在石化行業，北京燕山石化66萬噸高壓聚乙烯生產中的擠壓機其技術要求如下：功率3000kW、1.2倍過載、調速比為1∶10以上(95～950～1150）r/min。是典型的恆轉矩負載，通常採用恆速交流電機或調速直流電機驅動，考慮到化工裝置的長期運行，維護工作量應很小，加上節能等方面的考慮，要求具有節能、高可靠性和優良的動態性能，經過比較，採用西門子高壓IGBT、三電平技術的SIMOVERTMV以滿足所有要求，同時考慮到減少對電網的諧波干擾，最終採用4.16kV、24脈波結構、3000kW帶6極變頻電機(不帶濾波器)的整套西門子驅動系統。高壓IGBT變頻器為石化行業技術改造和新上項目提供了更多的可能，特別是新上項目，用戶可選擇性能價格比最優的方案。
4）在冶金行業SIMOVERTMV的應用正在增加，主要表現在如下幾個方面：
①在精軋機組中用MV＋鼠籠機替代LCI(負載換流式)變頻器＋同步機方案，使系統的諧波更小，性能更佳，安陽鋼鐵公司5000kWMV精軋機已調試完畢。
②在冷軋機或捲曲機上替代直流傳動。
③在節能應用中，用在鋼鐵廠的焦化風機上，通常節能在30％以上，如馬鞍山鋼鐵公司、邯鄲鋼鐵公司已有應用。此外煉鋼廠的除塵風機，由於是變速工況，採用變頻器可大大節能，在太原鋼鐵公司已有應用(SIMOVERTMV1250kW)。
5）在有色行業，嶺南鉛鋅集團將西門子MV系列產品及電機用於二氧化硫風機，主鼓風機，充分考慮了西門子公司的配套總承能力，其中，二氧化硫電機為西門子鼠籠電機1RN4564-4HX60-Z，2250kW/6000V，變頻器為12脈沖二極體整流三電平MV6SE8026-1EA00，主鼓風機電機為1RN4500-2HV60-Z，1300kW/6000V，變頻器為6SE8018-1EA00。

㈡ ABB變頻器參數設計詳細方法

一、變頻器的簡朴本地啟動

1. 首先確定空開閉合，接觸器得電；

2．按LOC/REM使變頻器為本地控制模式

3. 按PAR進入控制盤的參數設置模式

用雙箭頭鍵選到99參數組，然後用單箭頭鍵選擇04，ENTER進入

99.04 電機傳動模式 (DTC)

DTC 變頻器設定值為轉速 (多數情況下用這種模式)

SCALA 變頻器的設定值為頻率

選擇好模式後按ENTER確認 （取消按ACT返回）

4. 按ACT回到當前狀態

5. 按REF，選擇上下調節鍵，輸入指定的參數後，按ENTER確認

6. 按啟動鍵，變頻器啟動

至此，完成了一個變頻器簡單的本地運行過程

假如需要將已顯示的實際信號替換顯示成其他的實際信號，可以按以下步驟進行操作：

1. 按ACT進入實際信號顯示模式；

2. 選擇需要改變的參數行，按ENTER進入；

3. 按單雙箭頭鍵，選擇要顯示的參數或改變參數組；

（常用的幾個顯示信號：

01.02 電機的實際轉速 SPEED

01.03 傳動輸入頻率的實際值 FREQ

03.20 變頻器最後一次故障的代碼 LAST FLT）

4. 按ENTER確認並返回實際信號顯示模式； （取消直接按ACT）

二、上傳和下載
如何將已經設置好電機需要上傳到CDP-312操作面板上:

1. 激活可選設備的通訊

確認98.02 COMM.MODULE LINK設定為FIELDBUS

98.07 COMM PROFILE 設定為ABB DRIVES

2. 按LOC/REM切換到L本地控制狀態；

3. 按FUNC進入功能模式；

4. 按單雙箭頭鍵進入UPLOAD功能按ENTER執行上傳，完成後自動切換到當前信號顯示模

式；、

5. 如果要將控制盤從一個傳動單元移開前，確認控制盤處於遠程式控制制模式狀態（可以

按LOC/REM進行改變）

如何將數據從控制盤下載到傳動單元：

1. 將存有上傳數據的控制盤連接到傳動設備；

2. 確認處於本地控制模式（可以按LOC/REM選擇）；

3. 按FUNC 進入功能模式；

4. 進入DOWNLOAD 下載功能，按ENTER執行下載。

三、PLC與變頻器PROFIBUS-DP通訊

為了實現變頻器與PLC之間的通訊，首先確定通訊模板已安上，然後把DP網線安裝好。

此時需要在本地模式下（按LOC/REM選擇）設定和確認以下參數：（按FAR進入參數選擇

模式，用單雙箭頭選擇，ENTER鍵進入參數或參數組的設定）

1、98.02 COMM.MODULE LINK 選擇FIELDBUS這一個值，表示RPBA-01通訊摸板被激活；

98.07 COMM PROFILE 選擇值為ABB DRIVES，作用是選擇傳動單元的通訊協議；

2、10.01 EXT1 STRT/STP/DIR選擇值為 COMM.CW 定義外部控制地，用於啟動、停機、

轉向的命令的連接和信號源;

3、10.02 同10.01;

4、10.03 REF DIRECTION 定義電機的轉向

FORWARD 正向

REVERSE 反向

REQUEST 答應用戶定義轉向（選定此項）；

5、16.01 Run Enable 運行使能

設為 YES；

6、16.04 FAULT RESET SEL 選擇故障復位的信號源

選值為COMM.CW（現場匯流排控制）。如果10.01 和 10.01已經設定為COMM.CW則此參數自

動激活；

7、11.02 EXT1/EXT2/ SELECT選擇控制字的控制源

值為COMM.CW；

8、11.03 EXT REF1 SELECT 選擇給定值源

值為COMM.REF；

11.04 EXT REF1 MINIMUM 設定電機的最小轉速

值為0rpm;

11.05 EXT REF1 MAXIMUM設定電機的最大轉速

值為1400rpm；

9、22.01 ACC/DEC SEL選擇當前的加減速時間

值為ACC/DEC 1；

10、22.02 ACCEL TIME1 定義加速時間

值為1.50s；

11、22.03 STOP FUCTION 定義減速時間

值為0.50s；

12、51這組參數只有安裝了現場匯流排適配器模塊並且該模塊被參數98.02激活後才是可

見的。

51.01 通訊協議 值為PROFIBUS-DP；

15、51.02 值為變頻器地址；

16、51.03 通訊速率 值為1500（1.5mbpa）；

17、51.04 DP通訊協議 值為PPO4； 全國免費服務熱線咨詢:4008818160

18、51.05 (PZD3 OUT) 改為3 ；

19、51.06 (PZD3 IN) 改為6 ；

20、51.07 （PZD4 OUT） 改為7 ；

21、51.08 (PZD4 IN) 改為10 ；

22、51.09 (PZD5 OUT) 改為8 ；

23、51.10 (PZD5 IN) 改為11 ；

24、51.11 (PZD6 OUT) 改為9 ；

25、51.12 (PZD6 IN) 改為12 ；

26、92.01 302（固定）；

27、92.02 102 變頻器實際轉速值作為主實際信號的第二個字（ACT1）發送

28、92.03 104 變頻器實際電流值作為主實際信號的第三個字（ACT2）發送

29、92.04 110 IGBT溫度值作為輔助實際信號的第一個字（ACT3）發送

30、92.05 320 以最後一次故障代碼作為輔助實際信號的第二個字（ACT4）發送

設定完畢後觀察通訊模板狀態燈狀態，此時如果兩個亮兩個綠燈，說明通訊成功；有紅

燈亮，說明通訊失敗。

四、變頻器的一些參數設置

1、轉速極限值和加速、減速工夫

20.01 最小轉速

20.02 最大轉速

22.02 加速時間

22.03 減速時間

22.04加速時間

22.05減速時間

2、堵轉保護

30.10

30.11

30.12

3、欠載保護

30.13

30.15

4、電機缺項

30.16

5、通訊故障

30.18

30.19

30.20

30.21

6、參數鎖

用戶啟用參數鎖定功能可以防止對參數的誤調整

16.02

16.03

具體信息請參考《ACS800標准應用程序7.0X》

五、PROFIBUS-DP現場控制器（PLC）的設置

1．安裝ABB變頻器GSD文件 ABB_0812.GSD；

2．在系統PROFIBUS-DP硬體配置中添加從站ABB Drives RPBA-01，站號為2（或其它站

號）插入PPO Type Mole為4；

3．在2號（或其他）從站的參數設置中，將Operation Mode改為Vendor Specific（即

ABB傳動協議）；

4．其它為默認配置；

5．將配置下載到主站中。

6．這樣主站對從站2的輸入區（OUTPUT）的數據構造為：

Output：

含義：

第一個字

用於ABB傳動通信協議的控制字CW

第二個字

變頻器的給定值REF1

第三個字

變頻器的給定值REF2

第四個字

變頻器的給定值REF3（由ACS800變頻器參數90.01決定）

第五個字

變頻器的給定值REF4（由ACS800變頻器參數90.02決定）

第六個字

變頻器的給定值REF5（由ACS800變頻器參數90.03決定）

7．主站對從站2的輸入區（INPUT）的數據構造為：

Input：

含義：

第一個字

用於ABB傳動通信協議的狀態字SW

第二個字

變頻器的實際值ACT1（由ACS800變頻器參數92.02決定）

第三個字

變頻器的實際值ACT2（由ACS800變頻器參數92.03決定）

第四個字

變頻器的實際值ACT3（由ACS800變頻器參數92.04決定）

第五個字

變頻器的實際值ACT4（由ACS800變頻器參數92.05決定）

第六個字

變頻器的實際值ACT5（由ACS800變頻器參數92.06決定）

PLC與變頻器通訊-PLC側應用

PPO4

ACS800-ABB Drives RPBA-01

控制字1未使用位按說明部分：常0或常1在db內已經寫入無需更改

就緒可以合閘時控制字w#16#476

已合閘未運行時控制字w#16#477

運行時控制字w#16#47F

歡迎採納。

㈢ Unidrive M700 交流和伺服驅動器的控制模式是什麼是否支持RFC-S控制

您好，支持的，另外這款產品的控制模式有以下幾種：
①感應電機開環矢量或 V/F 控制
②增強的感應電機開環轉子磁通控制(RFC-A)
③新的永磁電機開環控制 (RFC-S)
④增強的感應電機閉環轉子磁通控制(RFC-A)
⑤增強的永磁/伺服電機閉環控制 (RFC-S)
⑥增強的高質量有源前端 (AFE) 電能轉換器

㈣ （急）關於微電網風電並網變頻器選擇問題

進口產品ABB SIEMENS VACON 安川等等，但2KW的你基本買不到。
國產這么小的你需要定做。一般變頻廠家不能給做。
你只能自己搭一套這樣的變頻，普通變頻器+能量回饋單元。

補充：你自己做實驗模擬可以採用兩台電機對拖。
詳細了解可以給我寫信[email protected]

㈤ 中達電通股份有限公司的經營范圍

中國領先的工業自動化整合方案提供商
以台達自動化為基石，整合控制、運動、驅動、傳動、安全用電五大工控技術，為客戶提供量身定製的整體解決方案。
控制類產品：PLC可編程式控制制器、HMI人機界面、文本顯示器、工業通訊模塊、溫度控制器、計時/計數/轉速器、壓力感測器、機器視覺系統、工業級非網管型乙太網絡交換機、工業電源；
驅動類產品：變頻器、直流無刷馬達、電能反饋單元；
運動類產品：交流伺服系統、運動控制軸卡、光學式旋轉編碼器、數控系統、HMC控制器；
傳動類產品：直線導軌、滾珠絲杠、軋制絲杠、線性模組、氣動產品、減速機、齒輪齒條。
電能質量產品：
有源前端、有源無功補償器、有源電力濾波器 中國領先的綠色動能整體方案提供商
UPS及數據中心：InfraSuite 數據中心、UPS、機房精密空調系統、高密度機櫃、靈動小機房、PDC 電源分配櫃、PDU 智能電源分配單元、EMS 環境監控系統
電能質量管理：台達PQC 系列有源電力濾波器（APF）、台達PQC系列加強型靜止無功發生器（SVG+）
通信電源系統：分立式通信電源、組合式通信電源、室外通信電源、壁掛式通信電源、嵌入式通信電源、高效電源系統、電力操作電源、直流/直流變換電源、高頻逆變器、交流配電
高壓直流供電系統：HVP系列240V直流電源系統
中低壓配電系統：低壓開關設備、中壓開關設備、箱式變電站設備
鐵路通信電源：PDZG智能型綜合信號電源、PDZ-K智能型綜合信號電源、PDZ-D智能型綜合信號電源、PDZ-Q智能區間信號電源 中達電通DLP大屏幕投影拼接顯示系統以系統工程、信息工程、自動化控制等理論為指導，將國際最卓越的DLP高清晰數字顯示技術、投影牆拼接技術、多屏圖像處理技術、網路技術等融合為一體，使整套系統成為一個高亮度、高解析度、高清晰度、高智能化控制、操作先進的大屏幕顯示系統。能夠很好地與用戶監控系統、指揮調度系統、網路信息系統等連接集成，形成一套功能完善、技術先進的互動式信息顯示及管理平台。
DLP顯示控制系統：
DLP顯示單元、圖像控制系統、控制管理軟體
LCD顯示控制系統：
LCD顯示單元、圖像控制系統、控制管理軟體
LED顯示控制系統：模塊系列、控制器、控制軟體 中國領先的綠色能源整體方案提供商
風光互補發電：風光互補發電系統
並網光伏發電：並網光伏逆變器、直流匯流箱系列、交流匯流箱系列、光伏模組系列、支架系統、光伏監控系統； LED節能照明：道路照明、光源照明、建築照明、商業照明
動力環境集中監控系統：PECS動力環境集中監控系統
植物工廠：植物工廠

㈥ 什麼是綠色變頻器

綠色變頻器的品質標準是：
輸入和輸出電流都是正弦波，輸入功率因數可控，帶任何負載時都能使功率因數為1，可獲得工頻上下任意可控的輸出頻率。變頻器內置的交流電抗器，它能很好的抑制諧波，同時可以保護整流橋不受電源電壓瞬間尖波的影響，實踐表明，不帶電抗器的諧波電流明顯高於帶電抗器產生的諧波電流。為了減少諧波污染造成的干擾，可在變頻器的輸出迴路安裝雜訊濾波器。並且在變頻器允許的情況下，降低變頻器的載波頻率。另外，在大功率變頻器中，通常使用12脈沖或18脈沖整流，這樣在電源中，通過消除最低次諧波來減少諧波含量。例如12脈沖，最低的諧波是11次、13次、23次、25次諧波。依次類推，對於18脈沖，最低的諧波是17次和19次諧波。

㈦ 什麼是有源前端

是指有源變壓器整流器吧，通過控制CMOS進行整流的AC to DC變壓器