IEC 61800-4-2002 Adjustable speed electrical power drive systems - Part 4 General requirements Rating specifications for a.c power drive systems above 1000 V a..pdf

1、NORME INTERNATIONALE CEI IEC INTERNATIONAL STANDARD 61800-4 Premire dition First edition 2002-09 Entranements lectriques de puissance vitesse variable Partie 4: Exigences gnrales Spcifications de dimensionnement pour systmes dentranements de puissance en courant alternatif de tension suprieure 1 000

2、 V alternatif et ne dpassant pas 35 kV Adjustable speed electrical power drive systems Part 4: General requirements Rating specifications for a.c. power drive systems above 1 000 V a.c. and not exceeding 35 kV Numro de rfrence Reference number CEI/IEC 61800-4:2002Numrotation des publications Depuis

3、le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numrotes partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1. Editions consolides Les versions consolides de certaines publications de la CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indi

4、quent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2. Informations supplmentaires sur les publications de la CEI Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI afin

5、 quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs cette publication, y compris sa validit, sont dispo- nibles dans le Catalogue des publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles ditions, amendements et corrigenda. Des informations sur les sujets ltude et lavancem

6、ent des travaux entrepris par le comit dtudes qui a labor cette publication, ainsi que la liste des publications parues, sont galement disponibles par lintermdiaire de: Site web de la CEI (www.iec.ch) Catalogue des publications de la CEI Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI (http:/www.iec

7、.ch/searchpub/cur_fut.htm) vous permet de faire des recherches en utilisant de nombreux critres, comprenant des recherches textuelles, par comit dtudes ou date de publication. Des informations en ligne sont galement disponibles sur les nouvelles publications, les publications rempla- ces ou retires,

8、 ainsi que sur les corrigenda. IEC Just Published Ce rsum des dernires publications parues (http:/www.iec.ch/online_news/justpub/jp_entry.htm) est aussi disponible par courrier lectronique. Veuillez prendre contact avec le Service client (voir ci-dessous) pour plus dinformations. Service clients Si

9、vous avez des questions au sujet de cette publication ou avez besoin de renseignements supplmentaires, prenez contact avec le Service clients: Email: custserviec.ch Tl: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 Publication numbering As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designat

10、ion in the 60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1. Consolidated editions The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the base publication incorporating

11、amendment 1 and the base publication incorporating amendments 1 and 2. Further information on IEC publications The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC, thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to this publication, inc

12、luding its validity, is available in the IEC Catalogue of publications (see below) in addition to new editions, amendments and corrigenda. Information on the subjects under consideration and work in progress undertaken by the technical committee which has prepared this publication, as well as the li

13、st of publications issued, is also available from the following: IEC Web Site (www.iec.ch) Catalogue of IEC publications The on-line catalogue on the IEC web site (http:/www.iec.ch/searchpub/cur_fut.htm) enables you to search by a variety of criteria including text searches, technical committees and

14、 date of publication. On-line information is also available on recently issued publications, withdrawn and replaced publications, as well as corrigenda. IEC Just Published This summary of recently issued publications (http:/www.iec.ch/online_news/justpub/jp_entry.htm) is also available by email. Ple

15、ase contact the Customer Service Centre (see below) for further information. Customer Service Centre If you have any questions regarding this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: Email: custserviec.ch Tel: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 .NORME I

16、NTERNATIONALE CEI IEC INTERNATIONAL STANDARD 61800-4 Premire dition First edition 2002-09 Entranements lectriques de puissance vitesse variable Partie 4: Exigences gnrales Spcifications de dimensionnement pour systmes dentranements de puissance en courant alternatif de tension suprieure 1 000 V alte

17、rnatif et ne dpassant pas 35 kV Adjustable speed electrical power drive systems Part 4: General requirements Rating specifications for a.c. power drive systems above 1 000 V a.c. and not exceeding 35 kV Pour prix, voir catalogue en vigueur For price, see current catalogue IEC 2002 Droits de reproduc

18、tion rservs Copyright - all rights reserved Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. No part of this publication may be rep

19、roduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher. International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varemb, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, Switzerland Telephone: +41 22 919 02 11 Telef

20、ax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmailiec.ch Web: www.iec.ch CODE PRIX PRICE CODE XE Commission Electrotechnique Internationale International Electrotechnical Commission 2 61800-4 CEI:2002 SOMMAIRE AVANT-PROPOS 10 1 Domaine dapplication .12 2 Rfrences normatives .12 3 Dfinitions.18 3.1 Systme 18 3.2 Pa

21、ramtres dentre de lentranement.30 3.3 Convertisseur 32 3.4 Paramtres de sortie du moteur et du systme.34 3.5 Contrle.34 3.6 Essais36 3.7 Symboles.38 4 Aperu des topologies des entranements .42 4.1 Classification des topologies 42 4.2 Configuration du convertisseur.42 4.3 Type de moteur44 4.4 Couplag

22、e direct du moteur et configurations redondantes.46 4.5 Rcupration et freinage dynamique 48 5 Conditions de service50 5.1 Installation et fonctionnement.50 5.2 Transport.56 5.3 Magasinage de lquipement58 6 Caractristiques assignes .60 6.1 Entranement de puissance (PDS)60 6.2 Convertisseur 66 6.3 Tra

23、nsformateur 70 6.4 Moteur .70 7 Prescriptions de performances du contrle72 7.1 Performances en rgime tabli.72 7.2 Performance dynamique 74 7.3 Performances de linterface procd asservissement .86 8 Composants principaux du systme dentranement.90 8.1 Responsabilits .90 8.2 Transformateur 90 8.3 Conver

24、tisseur et contrles associs .98 8.4 Moteur .100 9 Exigences dintgration du PDS.112 9.1 Conditions gnrales .112 9.2 Intgration des composants de tension suprieure 1 000 V118 9.3 Interface de protection .126 9.4 Interface avec le matriel entran .130 10 Essais.132 10.1 Excution des essais .132 10.2 Ess

25、ais des constituants spars du PDS132 10.3 Essais de lentranement14061800-4 IEC:2002 3 CONTENTS FOREWORD.11 1 Scope .13 2 Normative references13 3 Definitions.19 3.1 System 19 3.2 PDS input parameters31 3.3 Converter.33 3.4 PDS output parameters35 3.5 Control.35 3.6 Tests .37 3.7 Symbols.39 4 Overvie

26、w of drive system topologies43 4.1 Topologies classification 43 4.2 Converter configuration43 4.3 Motor type45 4.4 By-pass and redundant configurations47 4.5 Regenerative and dynamic braking.49 5 Service conditions.51 5.1 Installation and operation .51 5.2 Transportation .57 5.3 Storage of equipment

27、.59 6 Ratings .61 6.1 Power drive system (PDS)61 6.2 Converter.67 6.3 Transformer.71 6.4 Motor.71 7 Control performance requirements 73 7.1 Steady state performance 73 7.2 Dynamic performance 75 7.3 Process control interface performance .87 8 PDS main components91 8.1 Responsibilities91 8.2 Transfor

28、mer.91 8.3 Converter and associated controls .99 8.4 Motor.101 9 PDS integration requirements113 9.1 General conditions.113 9.2 Integration of components with voltages above 1 000 V119 9.3 Protection interface127 9.4 Driven equipment interface 131 10 Tests 133 10.1 Performance of tests133 10.2 Items

29、 of individual PDS component tests133 10.3 Drive system tests .141 4 61800-4 CEI:2002 11 Dtermination du rendement .152 11.1 Gnralits 152 11.2 Mthode des pertes spares 156 11.3 Essai du systme pleine charge 164 Annexe A (informative) Topologies les plus utilises pour les entranements.170 A.1 Objet17

30、0 A.2 Topologies dentranements avec convertisseurs indirects 170 A.3 Topologies dentranement convertisseurs directs186 Annexe B (informative) Performance du contrle de vitesse et systme mcanique.192 B.1 Gnralits 192 B.2 Types de contrle de vitesse fondamentaux192 B.3 Effet de llasticit de torsion su

31、r la performance de contrle de vitesse .194 B.4 Effets des jeux mcaniques198 B.5 Choix des critres du systme de contrle de vitesse .200 B.6 Spcification des performances du contrle de vitesse .202 Annexe C (informative) Pertes des semi-conducteurs .204 C.1 Thyristor.204 C.2 GTO/GCT (thyristor comman

32、d lextinction/thyristor commande dextinction intgre) 206 C.3 IGBT 210 C.4 Pertes des circuits daide la commutation (CALC)214 Figure 1 Schma fonctionnel dun entranement vitesse variable courant alternatif (PDS) Tension suprieure 1 kV20 Figure 2 Exemple denveloppe de charge34 Figure 3 Structure gnrale

33、 dun entranement avec convertisseur indirect42 Figure 4 Structure gnrale dun entranement avec convertisseur direct 44 Figure 5 Exemple de convertisseur modules multiples et denroulements stator spars.46 Figure 6 Configuration gnrique de couplage direct du moteur pour un systme convertisseur indirect

34、 46 Figure 7 Onduleur commutation assiste par la charge (LCI) pour moteur synchrone en configuration partiellement redondante.48 Figure 8 Exemple de freinage dynamique48 Figure 9 Caractristiques typiques du rendement et des pertes dun entranement en fonctionnement flux constant 64 Figure 10 Exemple

35、de cycle de surcharge.66 Figure 11 Bande de prcision .74 Figure 12 Rponse temporelle suivant une variation de rfrence dentre en chelon Variable oprationnelle constante 80 Figure 13 Rponse temporelle suivant une variation de la variable oprationnelle Rfrence constante .82 Figure 14 Rponse temporelle

36、suivant une variation de la rfrence un taux spcifi8261800-4 IEC:2002 5 11 Efficiency determination 153 11.1 General .153 11.2 Segregated loss method 157 11.3 Full load system test 165 Annex A (informative) Most commonly used drive system topologies.171 A.1 Object 171 A.2 Drive system topologies with

37、 indirect converters .171 A.3 Drive system topologies with direct converters187 Annex B (informative) Speed control performance and the mechanical system193 B.1 General193 B.2 Basic speed control types.193 B.3 Effect of torsion elasticity on speed control performance.195 B.4 Effects of backlash.199

38、B.5 Selection criteria for the speed control system 201 B.6 Specification of the speed control performance.203 Annex C (informative) Power semiconductor losses 205 C.1 Thyristor.205 C.2 GTO/GCT thyristor (gate turn-off, gate commutated turn-off) 207 C.3 IGBT 211 C.4 Snubber losses 215 Figure 1 Funct

39、ional diagram of an a.c. adjustable speed power drive system (PDS) Voltage above 1 kV .21 Figure 2 Example of load envelope .35 Figure 3 General structure of a drive system with an indirect converter .43 Figure 4 General structure of a drive system with direct converter.45 Figure 5 Example of multip

40、le converter modules and separate stator winding systems motor 47 Figure 6 Bypass configuration for system with indirect converter .47 Figure 7 LCI-synchronous motor in a partly redundant configuration49 Figure 8 Example of dynamic braking .49 Figure 9 Typical curves for efficiency and losses of a P

41、DS at constant flux operation 65 Figure 10 Overload cycle example 67 Figure 11 Deviation band75 Figure 12 Time response following a step change of reference input no change in operating variables 81 Figure 13 Time response following a change in an operating variable no reference change83 Figure 14 T

42、ime response following a reference change at specified rate .83 6 61800-4 CEI:2002 Figure 15 Rponse frquentielle de lasservissement Excitation en rfrence.84 Figure 16 Responsabilits du fournisseur du systme .90 Figure 17 Types de contraintes disolement 106 Figure 18 Dfinition de la tension transitoi

43、re aux bornes du moteur .108 Figure 19 Caractristiques limites admissibles dune impulsion de tension (y compris leffet de rflexion et lamortissement) aux bornes du moteur en fonction du temps de monte t a 108 Figure 20 Entranement de puissance (PDS) de tension suprieure 1 000 V.114 Figure 21 Intgrat

44、ion du PDS118 Figure 22 Exemple de mise la terre de protection et dinterconnexion des composants principaux122 Figure 23 Points de mesures recommands sur un entranement142 Figure 24 Schma de lessai en opposition .150 Figure 25 Configuration matrielle du PDS et rendement individuel de chaque composan

45、t 154 Figure A.1 Structure de base dun entranement moteur synchrone et onduleur de type LCI 170 Figure A.2 Structure de base dun entranement avec moteur induction et onduleur LCI .172 Figure A.3 Structure de base dun entranement avec moteur induction et onduleur auto-commut en source de courant et M

46、LI 172 Figure A.4 Topologie dun entranement avec moteur induction et double onduleur CSI-MLI.174 Figure A.5 Entranement triphas avec onduleur en source de tension (VSI) .176 Figure A.6 Entranement onduleur en source de tension NPC.176 Figure A.7 Structure NPC .178 Figure A.8 Entranement onduleur mul

47、tiniveaux en source de tension.178 Figure A.9 Structure de londuleur multiniveaux.180 Figure A.10 Onduleur triphas en source de tension avec convertisseur bidirectionnel ct rseau .182 Figure A.11 Entranement double onduleur en source de tension (VSI).182 Figure A.12 Entranement onduleur multiniveaux

48、 en source de tension.184 Figure A.13 Module de puissance (PM) pour onduleur multiniveaux en source de tension.186 Figure A.14 Cycloconvertisseur triphas dindice de pulsation 6 avec transformateur 3 secondaires188 Figure A.15 Cycloconvertisseur circulation de courant188 Figure B.1 Schma bloc dun systme de contrle en boucle ferm