Convertorul de frecvență al unei anumite nave a funcționat defectuos și s-a declanșat în timpul navigației, făcând ca nava să piardă puterea. Pe baza simptomelor defecțiunii, informațiilor și componentelor deteriorate, a fost efectuată o analiză a arborelui defecțiuni pentru a găsi o soluție, a elimina defecțiunea și a restabili alimentarea.
Sistemul de propulsie electrică de comunicație este curentul principal al propulsiei electrice a navelor astăzi, cu diverse forme.
O anumită navă adoptă două seturi de sisteme de propulsie AC de tip „Convertoare de frecvență AC-DC-AC+motoare sincrone AC”. Convertorul de frecvență joacă un rol de punte în conversia puterii acestui sistem de propulsie și este un echipament cheie al sistemului de propulsie electrică. Odată ce apare o defecțiune, nava va pierde puterea.
Prin urmare, modul de depanare și rezolvare a defecțiunilor convertizorului de frecvență este o problemă importantă pentru a asigura funcționarea normală a acestui tip de sistem de propulsie. Acest articol explică procesul de rezolvare a unei defecțiuni la convertorul de frecvență al sistemului de propulsie electrică al unei nave.
Fenomen de eroare
Circuitul principal al unui anumit convertor de frecvență al navei adoptă o structură topologică AC-DC-AC. Intrarea este de două seturi de putere trifazată de 690 V 50 Hz AC, care este convertită în putere DC prin redresare necontrolată și apoi convertită în putere AC trifazată necesară de sarcină prin invertor și filtrare de ieșire.
În timpul testului de navigație al sistemului de propulsie electrică al navei, în timpul trecerii de la un motor dublu la trei condiții de lucru la un motor dublu la un test de stare de funcționare:
După ce a funcționat câteva minute în condițiile de funcționare a motorului dublu, convertorul de frecvență de propulsie stânga a scos un zgomot ciudat, iar partea inferioară a dulapului invertorului a scos un sunet și fum negru emis din portul de ventilație. Convertorul de frecvență a funcționat defectuos și s-a oprit, iar întrerupătorul principal al sistemului de propulsie s-a declanșat;
În timpul testului de navigație pe trei axe, a apărut un sunet în mijlocul dulapului invertorului convertorului de frecvență de propulsie din dreapta și fum negru a ieșit din portul de ventilație. Convertorul de frecvență a funcționat defectuos și s-a oprit, iar întrerupătorul principal al sistemului de propulsie s-a declanșat.
2) Informații despre eroare
Centrala centralizată a înregistrat defecțiunile și informațiile de alarmă care au apărut succesiv în timpul opririi defecțiunii:
① Convertor de frecvență din stânga
Întrerupător de circuit de propulsie anormal; Protecția hardware a controlerului; Defecțiune unitatea invertorului C2; Defecțiune a comutatorului principal.
② Convertor de frecvență dreapta
Protecția hardware a controlerului; Defecțiune la unitățile invertorului B1, B2 și A2; Controlați întreruperile de alimentare și defecțiunea unității de răcire cu apă.
③ Informațiile de eroare ale convertorului de frecvență din stânga menționate mai sus indică acest lucru
Curentul excesiv în întrerupătorul de circuit de propulsie stânga provoacă protecție împotriva declanșării la supracurent; Și întrerupătorul de circuit de apăsare din dreapta a fost deschis în mod normal, fără niciun fenomen de supracurent.
Defecțiune componente deteriorate
Dezasamblați convertizorul de frecvență, iar componentele deteriorate sunt după cum urmează:
Convertor de frecvență din stânga:
IGBT-ul de fază C2 este deteriorat, iar unele carcase de condensator de suport DC sunt deteriorate și deformate. Bornele condensatorului tampon sunt grav deteriorate, iar bornele magistralei DC conectate la condensatorul tampon sunt topite; Bara colectoare stivuită în faza C este deteriorată; Alte componente de fază sunt normale, iar starea hardware și software de control este normală.
Convertor de frecvență corect
Placa de interfață driver IGBT de fază A2 cade; Bara comună a invertorului B1 și B2 și bara comună a invertorului A1 și A2 sunt deteriorate; Alte componente de fază sunt normale, iar starea hardware și software de control este normală.
Analiza cauzei convertizorului de frecvență din stânga
① Dezasamblarea la fața locului a fost dezvăluită:
Pinii CE ai condensatorului tampon de fază C2 au un fenomen de ardere, dar capacitatea internă și diodele în serie ale condensatorului tampon sunt intacte, ceea ce indică faptul că curentul de scurtcircuit trece prin pinii externi ai condensatorului tampon în momentul defecțiunii, fără a curge prin capacitatea internă a condensatorului tampon. Pe baza acestui fapt, se poate determina că există un fenomen de scurtcircuit între pinii externi ai condensatorului tampon în momentul defecțiunii;
Condensatorul de susținere al componentei invertorului de fază C2 este deteriorat și deformat, ceea ce indică faptul că a avut loc o scurtă perioadă de descărcare de curent ridicat, iar căldura excesivă acumulată într-o perioadă scurtă de timp a dus la deformarea carcasei condensatorului de susținere;
Carcasa IGBT de fază C2 este ușor deteriorată, ceea ce indică faptul că energia de scurtcircuit nu a fost eliberată în cantități mari în interiorul modulului IGBT;
② Din informațiile de eroare ale întreruptorului, se poate determina că:
În timpul defecțiunii, a apărut supracurent pe partea de intrare a transformatorului, provocând declanșarea întreruptorului; Protecția hardware a controlerului indică apariția unei supratensiuni pe partea internă DC;
Conexiunea terminală dintre bara stivuită și IGBT de fază C2 din unitatea invertorului de fază C este grav erodata, indicând un scurtcircuit și însoțită de descărcare de energie mare;
③ În timpul funcționării echipamentului, din cauza agitației căii interne a vântului și a tremurării navei, impuritățile conductoare prezente în dulap s-au suprapus la pinii condensatorului tampon de fază C2 înainte de defecțiune, rezultând un scurtcircuit de pinii condensatorului tampon;
Defecțiunea de scurtcircuit apare mai întâi în partea externă a modulului IGBT adiacent barei colectoare stivuite. După scurtcircuit, provoacă o descărcare lungă de scurtcircuit de sute de milisecunde, care generează un arc între pinii condensatorului tampon. Curentul ridicat face ca întrerupătorul de circuit de intrare să protejeze și să se declanșeze în mod activ, iar intrarea de energie pe partea de intrare este întreruptă, determinând scăderea rapidă a energiei care curge între pinii condensatorului tampon;
Când energia de descărcare a condensatorului de susținere este insuficientă pentru a menține arcul, arcul electric se stinge. În momentul stingerii arcului, se generează o tensiune înaltă între pinii condensatorului tampon, determinând supratensiunea IGBT de fază C2 să se spargă și să treacă. Energia de descărcare rămasă a condensatorului de susținere curge prin modulul IGBT, determinând supraîncălzirea și spargerea fazei C2 a IGBT;
După ce a fost avansată cablarea sistemului, măsurile de protecție ale convertizorului de frecvență nu au fost respectate și nu au fost efectuate inspecții și lucrări de curățare corespunzătoare înainte de testare. Impuritățile conductoare au pătruns în interiorul convertizorului de frecvență, iar impuritățile conductoare s-au suprapus între bornele pozitive și negative de CC, formând un arc de scurtcircuit și generând supratensiune. Supratensiunea va defecta IGBT-ul conectat în paralel între bornele pozitive și negative, determinând trecerea directă a IGBT-ului și provocând daune IGBT.
(2) Analiza cauzelor convertorului de frecvență potrivit
① Dezasamblarea la fața locului a fost dezvăluită:
IGBT-ul de fază B1 a fost grav deteriorat, ceea ce indică faptul că un curent mare a trecut prin modulul IGBT în timpul procesului de defecțiune, iar energia mare acumulată într-o perioadă scurtă de timp a făcut ca IGBT-ul să explodeze și să fie deteriorat;
Driverul IGBT de fază A-2 s-a detașat și nu a fost grav deteriorat în comparație cu faza B1, ceea ce indică faptul că energia care curge prin IGBT în faza A2 în timpul procesului de defecțiune a fost mai mică decât cea a IGBT în faza B1;
IGBT de fază B2 este aproape nedeteriorat, dar parametrii interni ai IGBT sunt anormali, indicând faptul că nu există energie mare care curge prin IGBT de fază B2 în timpul defecțiunii;
Din analiza informațiilor despre defecțiuni:
Protecția hardware a controlerului indică apariția unei supratensiuni pe partea internă DC;
Există o arsură gravă în interiorul IGBT-ului de fază B1, iar terminalul magistralei DC conectat la acesta a fost topit, ceea ce indică faptul că partea arsă a IGBT este în momentul defecțiunii și are loc un scurtcircuit. Curentul de scurtcircuit trece prin IGBT și terminalul de conexiune al magistralei într-o perioadă scurtă de timp, acumulând o cantitate mare de căldură și provocând explozia IGBT în faza B1;
Explozia IGBT de fază B1 a provocat căderea plăcii de interfață a driverului IGBT de faza superioară A2, provocând și mai mult deteriorarea IGBT de faza A2;
Datorită faptului că IGBT de fază B2 și IGBT de fază B1 au fost conectate la circuitul principal prin aceeași bară stivuită, IGBT de fază B1 a explodat, provocând deteriorarea IGBT de fază B2.
În timpul funcționării echipamentului de propulsie electrică, traseul intern al vântului și balansul navei a echipamentului fac ca impuritățile conductoare din dulap să se suprapună la bornele pozitive și negative ale fazei B1 IGBT DC, provocând un scurtcircuit al circuitului. În momentul scurtcircuitului, se generează un arc de mare energie între bornele IGBT DC faza B1, topind impuritățile conductoare, mărind decalajul electric al bornelor DC și stingând arcul;
În momentul stingerii, între punctele de scurtcircuit se generează o tensiune înaltă, determinând străpungerea și trecerea fazei B1 IGBT. Energia de intrare pe partea de intrare AC și energia stocată în condensatorul de susținere sunt toate eliberate prin IGBT, determinând faza B1 să explodeze și să fie deteriorată. Unda de șoc a exploziei face ca placa de driver IGBT de fază A2 direct deasupra să cadă, făcându-l incapabil să controleze conducerea normală și oprirea IGBT de fază A2. Poarta este într-o stare de pierdere a controlului, iar electricitatea statică se acumulează într-o anumită măsură, determinând IGBT să conducă. Energia rămasă pe partea de curent continuu va curge prin faza A2 IGBT, provocând deteriorarea acestuia;
Tensiunea arcului generată de borna DC a IGBT de fază B1 interferează cu borna DC a IGBT de fază B2 prin bara colectoare stivuită, provocând deteriorarea IGBT de fază B2.
Măsuri de tratare a defecțiunilor
Pe baza analizei cauzei defecțiunii, se vor lua următoarele măsuri corective corespunzătoare:
(1) Înlocuiți componentele invertorului deteriorate; Curățați temeinic celelalte componente și componentele circuitului principal, în special suprafața IGBT și cablurile aferente; Strângeți și inspectați toți conectorii și bornele cablajului pentru confirmare; Efectuați verificări statice și de stare pe convertizorul de frecvență restaurat și confirmați conform procesului de pornire statică, păstrând înregistrările corespunzătoare;
(2) Revizuiește și îmbunătățește în continuare „Tehnologia de construcție pentru protecția echipamentelor sistemului complet de propulsie electrică”, face o treabă bună în protecția și curățarea echipamentelor de propulsie electrică, supraveghează în timp util și cooperează activ cu producătorii pentru a efectua inspecții complete ale cablajului , întreținerea și curățarea echipamentelor de propulsie electrică, pentru a asigura testarea sigură și fără probleme;
(3) După finalizarea rectificării, au fost efectuate diverse teste de stare de lucru pentru o singură axă și axă dublă, iar rezultatele testelor au îndeplinit cerințele schiței și caietului de testare.
5. Concluzie
Depanarea convertorului de frecvență și restabilirea alimentării indică faptul că metoda de analiză și procesul de manipulare din acest articol sunt corecte.
Întreținerea zilnică a echipamentelor electrice este o verigă importantă pentru a asigura funcționarea normală a acestuia, iar orice neglijență poate cauza defecțiuni ale echipamentului, având consecințe grave.