總143期電氣與自動化儀表安裝技術大功率變頻器ACS1000的安裝與調試陳初乾（福建省工業設備安裝有限公司三明分公司，福建三明365001）1概述ACS1000是用于鼠籠式感應電機的三相供電變頻器。

　　采用微處理器控制技術來監測電機的電磁狀態。配合直接轉矩控制技術（DTC）可以達到近乎完美的無傳感器電機控制。附加脈沖編碼器反饋后，可以應用于精確的速度控制，或長期運行于接近于零速區域的應用場合。

　　ACS1000變頻器的輸出電壓接近正弦，它可以方便地用于現在所使用的標準感應電機而不需要降容，因此是改造項目的理想選擇。某水泥廠3.3KV1400KW高溫風機電機即采用ACS1000變頻器控制調速。

　　2工作原理及控制特性三相交流電源通過三繞組變壓器對整流橋供電（如下圖）為了獲得12脈波整流，變壓器兩個副邊繞組之間要有30C的相位差。副邊一個繞組為星形接法，另一個繞組為三角形接法。兩個無熔斷器的整流橋串聯在一起，因此直流電壓為兩橋的疊加。整個直流電源流過所有兩個橋。

　　ACS1000是一種無熔斷器保護的中壓變頻器。采用新型的功率半導體元件，例如IGCT，用于相關回路的保護。放置在直流回路和整流橋之間的IGCT起到保護作用。它與普通的熔斷器不同，IGCT可以在25微秒內直接將逆變部分和整流部分快速分隔開，其操作的快速性是熔斷器的1000倍。

　　ACS1000變頻器的硬件和軟件所具備的保護特性可以有效地保護變頻器不受非正常的運行狀態和設備故障的損害。

　　三相逆變器的每個橋臂由2個IGCT組成，進行三級切換運行：IGCT的輸出電壓在正直流電壓、中性點（NP）和負直流電壓之間切換。因此，采用DTC技術，就可以對輸出的電壓和頻率在零到比較大之間進行連續的控制。

　　直接轉矩控制（DTC）是交流傳動的一種先進的電機控制方式。逆變器的通斷由電機的核心變量如磁通和轉矩等進行直接控制（如下圖）。

　　測量的電機電流和直流電壓作為自適應電機模型的輸入，該模型每25微秒產生一組精確的轉矩和磁通的實際值。電機轉矩比較器將轉矩實際值與轉矩給定調節器的給定值作比較，磁通比較器將磁通實際值與磁通給定值調節器的給定值作比較。依靠來自這兩個比較器的輸出，優化脈沖選擇器決定逆變器的比較佳開關位置。

　　電機辨識運行：作為標準電機辨識運行（ID運行）（必須輸入電機銘牌數據），在第一次發出起動命令時，變頻器要自動進行一次快速的電機辨識運行。第一次起動時電機在零速附近運行幾秒鐘，產生一個基本的電機模型。這個電機模型適用于一般運行需要。

　　直接轉矩控制（DTC）完美的性能是建立在精確的電機模型基礎之上。該電機模型的參數是在增強辨識運行期間自動檢測到的。基本的電機銘牌數據（功率、轉速等）要首先手工輸入到變頻器中。然后再對傳動進行一次電機辨識運行。為了獲得比較優化的參數，在電機辨識運行期間要把負載從電機上斷開。ACS1000按預先設定好的程序運行幾分鐘。在每個運行狀態下都要測量電機和逆變器的反饋值。電機模型參數就根據這些測量值來計算和優化。比較終的結果就是增強電機模型的精度，為DTC控制器提供精確的磁通、轉矩和電機轉速信息。

　　如果沒有選擇任何辨識運行，變頻器將因為辨識運行故障（IDrunfault）而停機。

　　零速滿轉矩：由ACS1000供電的電機在起動時可以提供短時的額定轉矩，而不需要脈沖編碼器或測速發電機的反饋。這個特性在恒轉矩應用中非常重要。但是，如果是長期運行在零速，則需要脈沖編碼器。

　　增強型跟蹤起動：ACS1000的增強型跟蹤起動功能是普通變頻器中跟蹤起動和積分起動功能的改良版本。

　　ACS1000能夠在極短的時間內檢測到電機的運行狀態。

　　因此在任何條件下都允許起動。這種特性允許方便快速地起動類似渦輪機或風車風扇等負載。

　　磁通優化：ACS1000的磁通優化減少了總能耗，并且減小了當傳動運行在低于額定負載時的電機噪音。總效率（電機和傳動）能提高1%到10%，大小取決于負載轉矩和速度。

　　失電緩沖：如果進線供電電壓被切斷，ACS1000將利用正在旋轉著的電機和負載的動能繼續運行在無轉矩產生模式下。只要電機繼續旋轉并產生能量供給ACS1000，ACS1000就將繼續運行。中間直流電路電壓下降到比較小極限。控制器保持電壓穩定，直到斷開主電。ACS1000保持電機在發電模式下運行。電機轉速降低，但是只要電機有足夠的動能，傳動就可以保持運行。

　　加速和減速積分：ACS1000提供了兩個用戶選擇的加速和減速積分。可以調整減速時間（0?1800秒）和選擇積分類型。能夠通過控制一個數字輸入口，在兩個設定的積分曲線之間進行切換。

　　可選的積分類型分線性曲線和S形曲線：Linear（線性）：適合于電機需要長加減速時間而又不能采用S形曲線的情況。

　　S1：適合于短加減速時間的情況。

　　S2：適合于中等加減速時間的情況。

　　S3：適合于長加減速時間的情況。

　　S形積分適合于在速度發生變化的起始階段和結束階段要求平穩變速的情況，如傳送易碎負載的傳送帶。

　　注意：若DCS控制系統的控制電源不是24V直流電源，特別為交流電源時，所有的DO、DI、PI、PO信號比較好通過隔離轉換，防止干擾信號對變頻器的工作造成影響。

　　進行轉換可采取如下圖方式：do、di在不同控制電源的控制系統中信號傳遞的連接方法4變頻器參數設置ACS1000的控制形式和應用參數都是可編程的，有一些參數是控制系統自動確定。典型的參數組共4個：啟動參數組，給定選擇參數組，模擬/數字輸入輸出參數組，實際信號參數組。

　　參數設置程序見下頁圖：ACS1000的操作有本地和遠程兩種方式，在本地控制狀態下，可以通過變頻器前面板上的按鍵進行本地操作。在遠程控制狀態下前面板上的按鍵操作無效，所有命令如閉合/斷開主短路器或起動/停止都通過遠程控制接口來接收。速度控制的給定值設為模擬輸入信號，所有的遠程控制信號都可以通過現場總線進行交換。ACS1000同主短路器的連接（見下圖）ACS1000同DCS控制系統簡單的連接（見下圖）恒定速度：ACS1000可以預先設置15個恒定速度。

　　通過數字輸入口選擇這些恒定速度。恒定速度選擇優先級別高于外部速度給定。恒定速度值由參數組（恒定速度）設置。如果使用順序控制應用宏，將會自動選擇一組標準參數值。

　　速度調節器調節：在電機辨識過程中，ACS1000速度調節器會自動調整參數。當然，在ID運行之后，如果需要也可以手動調整調節器的增益、積分時間和微分時間。

　　在自整定運行中，電機進行一系列轉動，速度調節器會根據電機和機械的慣性以及負載來自動調整參數。

　　精確速度控制：靜態速度控制誤差一般是電機額定轉速的0.1%，可以滿足大多數工業應用要求。如果需要更高的電機轉速調節精度，可以連接脈沖編碼器。有脈沖編碼器，靜態速度控制誤差通常可以達到電機額定轉速的±0.01%.在100%滿負荷轉矩下，不帶脈沖編碼器或測速電機，動態速度控制誤差一般是0.4%sec.有脈沖編碼器，動態速度控制誤差一般0.1%sec.脈沖編碼器是可選設備，如果選用了該模塊，參數組中的相應參數被激活。

　　ACS1000在沒有來自電機軸的速度反饋的情況下也能夠實現精確的轉矩控制。在100%轉矩給定階躍下，轉矩上升時間小于10ms，與一般不帶速度反饋的磁通矢量控制超過100ms相比，ACS1000是無懈可擊的。當ACS1000的給定值不是速度給定，而是轉矩給定時，ACS1000將使電機保持給定的轉矩，而速度的調節只是為了保持所需要的轉矩。

　　3安裝與接線ACS1000變頻器長3米多，外形大，重量也較重，為便于吊裝和保護設備，運輸到就位點之前不宜開箱。安裝之前應先調整好柜的基礎，全長不平度5mm，并做好接地，接地母線<40x4的鍍鋅扁鋼。

　　ACS1000電源分主電源和輔助電源，主電源是由高壓柜引來通過變壓器變成3.3kV再連接到柜的母排上。輔助電源是從380V的變配電系統引來，是供給柜內的散熱風機、控制器和柜內的電瓶充電。電纜的連接，變壓器出線a1，b1，c1對應連接接至柜上的母排1U1，1V1，1W1，變壓器的出線a2，b2，c2對應連接至柜上的母排由tn鋅信馬頻器準備好奪蓓器T作變蜥器故隍信號5控制器的調試及故障分析調試前應對所有安裝內容進行復查，確保線路的連接完全正確，防止幾十萬上百萬設備毀于一瞬間。

　　檢測主電路短路器是斷開的并且絕緣接地開關是閉合的。接通輔助電源輸入啟動參數：顯示的語言；應用宏；電機名牌的額定電壓、電流、頻率、速度、功率、功率因數、絕緣等級、電機冷卻系統類型；選擇電機的控制模式等。

　　斷開絕緣接地開關，拆除電機的負載，閉合主電路短路器，啟動系統，變頻器自動進行一次快速的電機辯識運行，而后按預先設定好的程序運行幾分鐘進行參數的優化。

　　變頻器參數設定好后進行本地系統調試和遠程控制調試。

　　A、控制盤上無任何顯示，不能啟動，檢查輔助電源和柜內電瓶，B、現場設備震動過大，檢查設備本身安裝無問題后，調整變頻器濾波參數的設置。

　　C、系統運行中突然自動停機，觀察控制盤上顯示的故障信息代碼，根據故障信息進行處理，在處理之前，應關掉主電源5分鐘之后開始。常見的故障信息代碼及處理辦法：Pw「Fail：27V電源出錯，檢查輔助電源。

　　Down：電池低電壓，更換電池。

　　DE：軸承溫度問題，檢查測溫回路和機械潤滑油、軸承情況。

　　EmergStop：急停，檢查命令來源和外部急停回路線路的連接情況。

　　載、外部參數設置、電纜屏蔽和接地。

　　Fault：接地故障，檢查電機和電纜。

　　InpVoltUnba：變頻器的輸入電壓不穩，檢查主電路輸入電壓和保護繼電器。

　　善環境通風和散熱。

　　制回路和主短路器。

　　MotPhase：電機缺相，檢查電纜連接檢查電流測量回路，也可能低速運行原因。

　　MotorStall：電機停止，檢查電機負載和電機的調速范圍。

　　SuppPhaseL：電源缺相或電壓不平衡，檢查供電電源。

　　6結束語ACS1000是針對鼠籠感應電機設計的變頻器，具有本地和遠程的先進控制特性，變頻器的輸出電壓接近正弦，電纜不要求屏蔽，可采用普通電纜，不需要對共模電流采取措施，可以方便地用于現在所使用的標準感應電機而不需要降容，對電網的沖擊小，在電機長時間輕栽的情況下可較好地達到節能降耗的目的，因此是改造項目的理想選擇。