Ing. Naděžda Pavelková, Ph.D. PCS100 AVC Aktivní napěťový kondicionér 2UCD070000E017 rev A March 25, 2014 Slide 1
Automatizace výroby a pohony DM AP-D
Nabídka ABB s.r.o. Divize a portfolio produktů a služeb Výrobky pro energetiku Systémy pro energetiku Automatizace výroby a pohony Výrobky nízkého napětí Transformátory, zařízení pro rozvodny VN a VVN, vypínače, rozváděče, svodiče přepětí, rozváděče VN, přístrojové transformátory proudu a napětí VN, senzory Rozvodny, FACTS, HVDC, HVDC Light, elektrárny & automatizace sítí, rozváděče ochran a řídicích systémů pro rozvodny VVN a VN, kabelové systémy VVN Pohony, motory, frekvenční měniče, výkonová elektronika, opravy elektromotorů, roboty, kompletní robotizovaná řešení, poradenství a servis, výroba standardizovaných svařovacích buněk, oprava použitých průmyslových robotů Přístroje a rozváděče nízkého napětí, domovní elektroinstalační materiál, vypínače a odpojovače, inteligentní systémy elektroinstalace Procesní automatizace Řídicí systémy a komplexní dodávky automatizačních řešení, analytika a instrumentace, inženýring a servis pohonů, Operační centrum Česká republika
Regulované pohony, motory, měniče frekvence AC drive Electrical supply device also known as variable speed drive of frequency converter. AC drive is used control the speed, torque or position of an AC motor. AC drive system Combination of AC drive and motor plus transmission system, e.g. gearbox March 25, 2014 Slide 4
Frekvenční měniče - princip U line U DC U out Supply L1 L2 L3 Rectifier DC link L + C - U d Inverter V1 V3 V5 V4 V6 V2 U1 V1 W1 Motor M 3 ~ Monitoring Control Control Electronics control, monitoring and communication March 25, 2014 Slide 5
1 L 1242 rpm I SPEED 1242 rpm CURRENT 76 A TORQUE 86 % I/O DCU I/O Překlenutí výpadků napáj. napětí DTC Výpadky napájení jsou kritické v mnoha procesech DTC využívá kinetickou energii Typické výpadky mohou být stovky milisekund March 25, 2014 Slide 6 3BHT490548R0001 Rev. A
Přímé řízení momentu: DTC Princip DTC Rychlé a přesné řízení Stav motoru sledován každých 25 s with s výkoným procesorem (DSP) Okamžitá reakce na změnu zatížení Tichý chod a maximální zatížitelnost, žádné momentové rázy Překlenutí krátkodobých výpadků napájecího napětí Letmý start okamžitě Torque Reference Speed Referenc e Speed control PID Torque Reference Controller REF Torque and Flux Comparator Torque and Flux Motor Model Switching Logic Switch positions Voltage Current = ~ Calculated Speed Measured Speed DTC CORE 3~ March 25, 2014 Slide 7
Theor. DTC C1 C2 C3 C4 C5 C6 Time / s Přímé řízení momentu DTC Překlenutí krátkodobých výpadků napájecího napětí 1,0 Power Loss Ride Through 0,8 0,6 0,4 0,2 BACK 0,0 Based on third party measurements March 25, 2014 Slide 8
Překlenutí výpadků napáj. napětí 5 sec (v závislosti na setrvačných hmotách zátěže) delší časy při použití UPS 65% z př. 400 V -10% U DC U MIN f OUT T M 13% zvlnění (v DC) Závisí na zatížení 0 5 10 15 20 25 čas (sec.) U DC = DC napětí U MIN = DC napětí minim. limit f OUT = výstup. frekvence T M = moment motoru March 25, 2014 Slide 9
Překlenutí výpadků napáj. napětí Otáčky DC napětí Otáčky klesají Otáčky zpět na původní hodnotě Moment DC napětí regulováno Moment v generátorickém režimu Přerušení Obnovení March 25, 2014 Slide 10 3BHT490548R0001 Rev. A
Ventilátor 2 sec March 25, 2014 Slide 11
Pasová doprava March 25, 2014 Slide 12
Výběr vhodné konfigurace reg. pohonu Vícepulsní zapojení 6 pulse rectifier 12 pulse rectifier 18 pulse rectifier DC/AC Transformer (if included) and cabling simple DC/AC Transformer and cabling more complicated DC/AC Transformer and cabling complicated Current quite distorted I thd 32% to 48% with 3% reactor (depending on network impedance) Current slightly distorted I thd 8% to 12% (depending on network impedance) 2 trafa, posun 30 Current wave form good I thd 5% to 8% (depending on network impedance)
Řešení - výběr vhodné konfigurace reg. pohonu Aktivní vstupní usměrňovač Low Harmonic Drive Měniče rekuperační AC/DC DC/AC Transformer and cabling simple Best current waveform I THD appr. 4%
Low harmonic drive a rekuperační měniče frekvence
Relative reactive power Low harmonic drive Kompenzace jalového výkonu Q compensation 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % 120 % Relative active pow er March 25, 2014 Slide 16
% of nominal torque DTC a AFE 200 150 100 From 130 % motoring to 110 % generating Velmi rychlý přechod mezi generátorickým a motorickým režimem Stabilní DC napětí 50 0-50 -100-150 Time (ms) Odolné vůči změnám v síti Dobrý účiník a harmonické -> 1,16 menší dimenzování traf
Stabilizace napětí ACS800-17 and line voltage 400V U1=400V Udc=560V U2=400V M ACS800-17 and line voltage 400V -10% Řízení vstupního střídače dle DC napětí reference Motor má stále plné napětí Výhoda pro dimenzování motoru U1=360V Udc=560V U2=400V M ACS800-17 and line voltage 400V +10% U1=440V Udc=620V U2=400V M
Zvyšování napětí ACS800-17 with default reference U1=400V Udc=540V U2=400V M ACS800-17 with increased reference U1=400V Udc=710V U2=500V Lze napětí v DC meziobvodu nastavit i na vyšší hodnotu Použít 500 Vac motor na 400 Vac síť Optimisation possibility depending on the load curve Constant flux range can be extended M
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Single line diagram Utility Voltage PCS100 AVC Correction Voltage Output Voltage 3 phase Utility Supply Input Circuit Breaker PCS100 AVC Injection Transformer 3 phase Load Output Distribution Transformer Aux Circuit Breaker Inverter and Bypass Auto Transformer (220 V Supply) Rectifier March 25, 2014 Slide 20
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Základní vlastnosti Voltage Fluctuation Sags Swells Voltage Unbalance Phase Angle Errors Trvalá ONLINE regulace mezi 90 procenty a 110 procenty napájecího napětí Plná korekce Three-phase sags down to 60 percent remaining voltage Single-phase sags down to 40 percent remaining voltage Částečná korekce Three-phase sags down to 30 percent remaining voltage Single-phase sags down to 0 percent remaining voltage Korekce přepětí Korekce kolísání napětí Voltage vector phase angle korekce Odstranění flikru
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Bez ochrany Utility Sag March 25, 2014 Slide 22
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Podpětí Utility Sag Injection Transformer Inverter and Bypass Rectifier March 25, 2014 Slide 23
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Přepětí Utility Swell Injection Transformer Inverter and Bypass Rectifier March 25, 2014 Slide 24
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Standardní nabídka Nominal ratings range 30 percent correction 200 to 2400 kva @ 480 V 50/60 Hz 200 to 2400 kva @ 400 V 50 Hz 200 to 2400 kva @ 220 V 50/60 Hz 40 percent correction 150 to 1800 kva @ 480 V 50/60 Hz 150 to 1800 kva @ 400 V 50 Hz 150 to 1800 kva @ 220 V 50/60 Hz Power system Three phase, center ground ref Supply over voltage cat 3 Fault capacity >40 ka (model specific) Correction response Initial <250 micro seconds Complete < 0.5 cycle Regulation accuracy +/-1 percent typical to +/-2 percent maximum Efficiency > 98 percent (typical 99 percent) March 25, 2014 Slide 25
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Modulární koncepce Two main subassemblies Controller enclosure Injection transformer enclosure Controller enclosure Rectifier/inverter pairs Three per cabinet Auxiliary master and slave modules Injection transformer enclosure Injection transformer Auto transformer Auxiliary circuit breaker Customer connections March 25, 2014 Slide 26
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Usměrňovač RFI Filter Sine Filter + 3 Phase AC supply DC bus Fuses Pre Charge - Active rectifier (PWM IGBT control) Bidirectional power flow Sinusoidal AC current AC fuses Parallel operation flexible system sizing Service is simple (module exchange) March 25, 2014 Slide 27
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Střídač + Sine Filter 3 Phase AC load - Fuses Fuses Internal Bypass RFI Filter Active rectifier (PWM IGBT control) Bidirectional power flow Sinusoidal AC current DC and AC fuses Parallel operation flexible system sizing Service is simple (module exchange) March 25, 2014 Slide 28
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér GDM - Graphical Display Module Status Page 8.4 inch color TFT LCD Touch sensitive Easy access to information View real time status Start / stop control Parameter adjustment Pages can be viewed by a web browser over Ethernet (view only) Ability to call up individual AVCs around the plant Event and fault logs Event summary March 25, 2014 Slide 29
Event summary Event and Fault Log PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér GDM - Graphical Display Module Event and fault log, date and time stamped Records up to 10,000 events Log can be download to a PC and viewed in Excel Summary of power quality events March 25, 2014 Slide 30
PCS100 AVC, Aktivní napěťový kondicionér Full web and plant system with graphic display Remote web pages Integrated web server Ethernet connectivity Call up individual AVCs Monitor in real time View and down load event logs (date and time stamped) View multiple systems at once Modbus TCP Ethernet connectivity Read only access to operating parameters March 25, 2014 Slide 31
March 25, 2014 Slide 32