AB 6008-SI模塊

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摘要：近日，臺達推出智能交通解決方案，為智能城市建設(shè)再添利器。智能交通監(jiān)控是智能城市的重要元素之一，是在網(wǎng)絡(luò)信息高度發(fā)展社會中，所形成的網(wǎng)絡(luò)新都(Cyber City)、城市數(shù)字化(Digital City)以及u化都市(U-City)延伸，其應(yīng)用必需與人的行為模式、生活習(xí)慣、經(jīng)濟成長、社會規(guī)范、運作機制以及法律制度進行創(chuàng)新結(jié)合。從2010至2012年這三年間，中國政府共投入84億于智慧交通的基礎(chǔ)建設(shè)，未來每年更以年復(fù)合增長率22%進行投資建設(shè)。
近日，臺達推出智能交通解決方案，為智能城市建設(shè)再添利器。智能交通監(jiān)控是智能城市的重要元素之一，是在網(wǎng)絡(luò)信息高度發(fā)展社會中，所形成的網(wǎng)絡(luò)新都(Cyber City)、城市數(shù)字化(Digital City)以及u化都市(U-City)延伸，其應(yīng)用必需與人的行為模式、生活習(xí)慣、經(jīng)濟成長、社會規(guī)范、運作機制以及法律制度進行創(chuàng)新結(jié)合。從2010至2012年這三年間，中國政府共投入84億于智慧交通的基礎(chǔ)建設(shè)，未來每年更以年復(fù)合增長率22%進行投資建設(shè)。 
智能交通的*步，是導(dǎo)入交通監(jiān)控系統(tǒng)，以現(xiàn)代的數(shù)字科技結(jié)合工業(yè)自動化和通信設(shè)備，進行道路交通的管理和監(jiān)測，減少現(xiàn)場管理及監(jiān)控中心的人力，讓交通監(jiān)控和城市同步升級。由于交通監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備在應(yīng)用時可能會需要面對較惡劣的環(huán)境，如高溫、低溫、多塵、電磁干擾、震動、沖擊等，因此對于自動化和通訊設(shè)備的可靠度和安全性（如故障自動警報、故障自動排除、備用電源等）要求較高。 
為確保智能交通監(jiān)控系統(tǒng)整體運作流暢，對于解決方案以及系統(tǒng)設(shè)備需要滿足4大要求：
1）高可靠度；
2）緊急情況報警功能，同時掌握設(shè)備狀態(tài)，防止系統(tǒng)受損；
3）高效管理功能，用戶能夠輕松掌握工業(yè)以太網(wǎng)實時運作情況；
4）系統(tǒng)聯(lián)結(jié)中斷后能夠快速恢復(fù)，同時確保設(shè)備安全、維持運作 。
由于交通監(jiān)控系統(tǒng)可應(yīng)用的范圍相當廣，監(jiān)控目的也不盡相同，因此臺達選擇了目前一般道路上zui廣泛應(yīng)用、需求zui多的紅燈壓線感測攝像系統(tǒng)，針對通訊串聯(lián)、系統(tǒng)簡化提供*解決方案。 
臺達紅燈壓線感測攝像系統(tǒng)解決方案
應(yīng)用背景和問題點：在一般車流量較多、交通要道的十字路口，常見許多違規(guī)車輛闖紅燈、超速或壓線，影響用路人安全和道路順暢，甚至造成交通事故。為了確保交通安全和順暢，臺達提供紅燈越線感測攝影系統(tǒng)解決方案，通過網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)感應(yīng)、監(jiān)測系統(tǒng)，進行十字路口紅燈越線違規(guī)監(jiān)測管理。 
臺達解決方案：臺達采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在十字路口東、西、南、北等四個方向架設(shè)臺達工業(yè)級網(wǎng)管型以太網(wǎng)交換機DVS系列，通過以太網(wǎng)絡(luò)鏈接對應(yīng)方向的攝像機，同時進行四方串聯(lián)后，再通過光纖將路口的監(jiān)控信息上傳至現(xiàn)場監(jiān)控中心，車輛檢測器的信號能夠觸動感測系統(tǒng)，進行違規(guī)抓拍。此環(huán)形網(wǎng)絡(luò)無需使用光纖收發(fā)器，同時能夠減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，結(jié)構(gòu)簡單，大幅降低故障率。 
臺達提供紅燈壓線感測攝像系統(tǒng)解決方案，通過網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)感應(yīng)、監(jiān)測系統(tǒng)，進行十字路口紅燈壓線違規(guī)監(jiān)測管理。

水路循環(huán)為：溫度較低的冷卻水由換熱器下部進入換熱器，與循環(huán)空氣換熱后，由換熱器上部流出。被加熱后的冷卻水流至冷卻塔等冷卻設(shè)備進行冷卻，經(jīng)冷卻降溫的冷卻水經(jīng)水泵再次進入換熱器對循環(huán)空氣進行冷卻，如此循環(huán)。
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3、功率單元柜
     6kV變頻器每相6個功率單元串聯(lián)，單元采用前側(cè)排列方式。從右往左排列，如A相從右到左分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6（如下圖（左）所示）。同相的6個單元由銅排或電纜串聯(lián)并且三相的*個單元短接成Y接中心點，三相的第六個單元即為變頻器的三相高壓輸出。功率單元額定電壓690V，變頻器的額定輸入/輸出電壓為6kV。正面右側(cè)為二次控制室，安裝有控制器、電源開關(guān)等，用戶二次接線端子也布置在控制室內(nèi)。功率單元采用水冷設(shè)計，安裝在導(dǎo)軌上，由兩個M8的螺釘與導(dǎo)軌固定。單元柜后側(cè)為水循環(huán)管路（如下圖（右）所示），把功率單元內(nèi)產(chǎn)生的熱量帶到水-水熱交換器，由外水循環(huán)系統(tǒng)將內(nèi)水熱量帶走。柜門內(nèi)側(cè)裝有行程開關(guān)，用于柜門連鎖，柜門打開時將發(fā)出告警。
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3.1、單元柜水冷循環(huán)系統(tǒng)
水冷分內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩部分。內(nèi)循環(huán)部分，變頻器功率單元采用水冷板散熱，去離子水通過管道進入水冷板，將IGBT等功率元件熱量傳遞給去離子水后，由去離子水帶走，進入水-水熱交換器，水-水熱交換器通過和外循環(huán)水換熱，把熱量由外循環(huán)水帶走，冷水進入單元水冷板繼續(xù)循環(huán)。內(nèi)水循環(huán)裝置如右圖所示。
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4、上位控制系統(tǒng)
?變頻器與PLC控制系統(tǒng)通訊：變頻器與PLC控制系統(tǒng)之間物理通訊為485通訊，通訊協(xié)議為Modbus/RTU協(xié)議，可選Profibus協(xié)議。
?自動控制系統(tǒng)：設(shè)備監(jiān)控核心采用西門子S7系列可編程控制器，結(jié)合現(xiàn)場傳感器和設(shè)備控制接口實現(xiàn)電機及附屬設(shè)備的邏輯控制和運行狀態(tài)、參數(shù)的實時在線監(jiān)測，并采用PLC冗余系統(tǒng)，自動切換。PLC系統(tǒng)實時采集高壓變頻器的運行狀態(tài)，并實時控制變頻器運行。
?在線監(jiān)控系統(tǒng)：采用大屏幕真彩液晶顯示器；按照雙機冗余互為備用模式設(shè)計，置專業(yè)工業(yè)控制組態(tài)軟件實時顯示運行工況參數(shù)，動態(tài)顯示工藝流程圖形和設(shè)備運行狀態(tài)。

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三、項目進展
    2014年4月29日，核工業(yè)西南物理研究院供電所李華俊書記，聚變所王海兵高級工程師蒞臨合康變頻進行參觀指導(dǎo)，與合康變頻各位專家就中國環(huán)流器二號（HL-2M）項目高壓水冷變頻調(diào)速裝置進行了技術(shù)交流。針對有速度傳感矢量控制原理與實現(xiàn)、系統(tǒng)控制流程（恒流啟動加速、轉(zhuǎn)速保持等待、脈沖放電轉(zhuǎn)速跟蹤、系統(tǒng)再加速）與控制方式、啟動與運行過程保護與聯(lián)鎖、水冷功率單元技術(shù)特性與性能指標、電氣控制系統(tǒng)原理與可靠性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計等幾方面的內(nèi)容進行了討論。兩位專家還參觀了公司單元組裝、整機裝配、產(chǎn)品測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1、HIVERT-Y系列變頻裝置主電路圖
1.1、一次回路及保護
HIVERT系列高壓水冷變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，主電路開關(guān)元件為IGBT，功率單元采用串聯(lián)，疊波升壓，充分利用高壓變頻器的成熟技術(shù)，具有很高的可靠性。 隔離變壓器為三相干式整流變壓器，風(fēng)水冷。變壓器原邊輸入可為任意電壓，Y接；副邊繞組數(shù)量依變頻器電壓等級及結(jié)構(gòu)而定，6kV系列為18個，延邊三角形接法，為每個功率單元提供三相電源輸入。為了zui大限度抑制輸入側(cè)諧波含量，同一相的副邊繞組通過延邊三角形接法移相，繞組間的相位差由下式計算：
移相角度 =  60?/  每相單元數(shù)量
   由于為功率單元提供電源的變壓器副邊繞組間有一定的相位差，從而消除了大部分由單個功率單元所引起的諧波電流，所以HIVERT變頻器輸入電流的總諧波含量（THD）遠小于國家標準5%的要求，并且能保持接近1的輸入功率因數(shù)。三相輸出Y接，得到驅(qū)動電機所需的可變頻三相高壓電源。右圖為6kV（六單元）、變頻器系列的電壓疊加示意圖。
   右圖為六個690VAC功率單元串聯(lián)時，每個功率單元輸出的電壓波形及其串聯(lián)后輸出的相電壓波形示意圖，可以得到6～0～-6共13個不同的電壓等級。增加電壓等級的同時，每個等級的電壓值大為降低，從而減小了dv/dt對電機絕緣的破壞，并大大削弱了輸出電壓的諧波含量。

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1.2、二次回路及控制
    控制系統(tǒng)由控制器，IO板和人機界面組成。控制器由三塊光纖板，一塊信號板，一塊主控板和一塊電源板組成。各部分之間的如下圖HIVERT變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。

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2、變壓器柜
    高壓水冷變頻器采用干式移相隔離變壓器。絕緣等級為H級。額定容量為12500kVA。綜合考慮現(xiàn)場實際情況、投資、運營、可靠性及維護成本，采用風(fēng)-水冷卻系統(tǒng)方案。
風(fēng)路循環(huán)為：冷卻變頻器后的熱空氣由風(fēng)機從柜頂導(dǎo)出，通過風(fēng)道循環(huán)至換熱器，換熱器中通有冷卻水，從而使空氣得以冷卻降溫，冷卻降溫后的空氣再次進入變頻器對變頻器進行冷卻，如此進行循環(huán)冷卻。

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