文档介绍：ACS6000交流传动系统在攀钢冷 轧厂轧机主传动中的应用
引言
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ACS6000交流传动系统在实际生产运用中的故障分析
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结束语
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ACS6000中压变频器介绍
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ACS6000中压变频器关键技术介绍
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1 引言
本文以攀钢冷轧厂六辊四机架冷连轧机为例来介绍ABB ACS6000中压变频器在冷轧厂轧机主传动中的应用。攀钢冷轧厂自1996年投产以来,轧机设计年产量为50万吨,随着市场对冷轧产品需求量的增加和操作水平、管理水平的提高、科学技术的发展以及对冷轧产品质量要求更高的前提下,于2003年进行了酸洗(CPL)和轧机(TCM)联机改造;改造后设计年产量为120万吨,但是由于老传动系统的响应、控制性能等方面仍然不能满足先进的生产工艺技术的要求,以及原直流电动机出力限制,直接影响冷轧产品的质量和品种的扩大的要求,难以适应市场的需要,于2008年对轧机的主传动和主电机进行了改造,选用ABB ACS6000中压传动系统,替代了原ABB TYRAK XL直流传动系统,并根据生产工艺的要求对轧机主电机也进行改造,选用东电生产的交流同步电机。下文主要介绍ABB ACS6000中压变频器在实际应用中的几个核心单元原理及其功能介绍。
2 ACS6000中压变频器介绍
攀钢冷轧厂六辊四机架冷连轧机主传动ACS6000交流多传动直接转矩控制(DTC)系统由三个有源整流单元(ARU)、两个电容单元(CBU)、四个逆变单元(INU)、四个励磁单元(EXU)、五个控制单元(COU)、两个水冷单元(WCU)、电压限幅单元(VLU)、终端单元(TEU)和四台交流同步电机等组成;四台交流同步电机由东方电机公司设计制造,其冷却方式为风冷和外部冷却水相结合的方式,转子励磁采用有刷直接励磁方式,允许115%过载连续运行。整体组成结构如图1所示。
ACS6000控制系统结构简介
ACS6000中压变频器介绍
WCU
ARU
INU
EXU
CBU
ACS6000
ACS6000中压变频器介绍
攀钢冷轧厂轧机主传动ACS6000交流传动系统有源整流单元采用27MVA的最高功率等级,采用三套有源整流模块并联,构成18-脉波整流。有源整流单元控制着电网流向直流回路的能量流;无论电网电压如何波动,直流回路电压保持恒定。有源整流单元采用IGCT自换流技术实现4-象限运行、自换流、6-脉波、3-电平的电压源逆变器。整流单元的电压波形不是正弦波,电压包含谐波成分,为使谐波成分降至最低,采用优化的脉冲模式。优化的脉冲模式存储在查询表内,控制器根据系统的状态选择正确的模式,选择适当ARU脉冲模式,可使变压器电流与线电压具有相同的相位,就是说系统运行在整功率因数(cos<=1)条件下。有源整流单元结构示意如下图:
有源整流单元(ARU)
GO
ACS6000中压变频器介绍
攀钢冷轧厂是六辊四机架冷连轧机,由四台交流同步电机驱动,所以主传动ACS6000系统有四个逆变单元,逆变单元将直流电压转变为交流电压分别驱动四台交流同步电机。逆变单元允许四象限运行,INU是自换流、6-脉波和3-电平电压型逆变器,逆变单元和有源整流单元的布局和元器件完全相同,都具有一个交流端和一个直流端,因此系统是对称的,在电动运行模式时,整流单元的运行如同一个制动模式的逆变单元;在制动运行模式时,整流单元的运行如同一个电动模式的逆变单元。逆变单元结构示意如下图:
逆变单元(INU)
GO
ACS6000中压变频器介绍
攀钢冷轧厂轧机主传动ACS6000传动系统设计两个电容单元(CBU1和CBU2),电容单元用来平滑中间直流回路电压,并将整流器和逆变器解耦。电容单元包括直流电容器、充电回路和接地开关。在变频器和主电网接通之前,充电回路对电容器进行充电,避免主回路断路器闭合时产生过大的浪涌电流;接地开关提供变压器接地功能,只有在直流回路电容器放电完成后,接地开关才能闭合。其电路图如下图所示:
电容单元(CBU)
GO
ACS6000中压变频器介绍
励磁回路主要包括一台10KV励磁变压器和4台380V隔离变压器及4套EXU可控硅整流单元构成。EXU电路图(直接励磁)如下图:
励磁单元(EXU)
GO
ACS6000中压变频器介绍
ACS6000交流传动系统中的功率元件采用水冷方式进行冷却散热,水冷单元是向主回路功率元器件提供内循环冷却水,将功率元器件产生的热量与外循环冷却水进行热交换,并对内循环冷却水进行不断的净化;另外,柜体内自然空气对流也参与系统的冷却。水冷回路主要由去离子水回路、工业水回路和水质处理回路组成。每个水冷系统有两台泵(一备一用,每十二小时自动切换一次)、一个热交换器,配有水流量、压力、液位、温度和电导