El convertidor de freqüència d'un determinat vaixell va funcionar malament i es va disparar durant la navegació, fent que el vaixell perdés potència. A partir dels símptomes de l'avaria, la informació i els components danyats, es va realitzar una anàlisi de l'arbre de fallades per trobar una solució, eliminar l'error i restablir l'alimentació.
El sistema de propulsió elèctrica de comunicació és el corrent principal de la propulsió elèctrica dels vaixells actual, amb diverses formes.
Un determinat vaixell adopta dos conjunts de sistemes de propulsió de CA tipus "convertidors de freqüència AC-DC-AC + motors síncrons de CA". El convertidor de freqüència té un paper de pont en la conversió de potència d'aquest sistema de propulsió i és un equip clau del sistema de propulsió elèctrica. Un cop es produeix una fallada, farà que la nau perdi energia.
Per tant, com resoldre problemes i resoldre els errors del convertidor de freqüència és un tema important per garantir el funcionament normal d'aquest tipus de sistema de propulsió. En aquest article s'explica el procés de resolució d'una fallada en el convertidor de freqüència del sistema de propulsió elèctrica d'un vaixell.
Fenomen de falla
El circuit principal del convertidor de freqüència d'un determinat vaixell adopta una estructura de topologia AC-DC-AC. L'entrada són dos conjunts de potència de CA trifàsica de 690 V 50 Hz, que es converteixen en potència de CC mitjançant una rectificació incontrolada i després es converteixen en potència de CA trifàsica requerida per la càrrega mitjançant l'inversor i el filtrat de sortida.
Durant la prova de navegació del sistema de propulsió elèctrica del vaixell, durant la transició de doble motor a tres condicions de treball a doble motor a una prova de condicions de treball:
Després de funcionar durant uns minuts sota les condicions de funcionament del motor dual, el convertidor de freqüència de propulsió esquerre va fer un soroll estrany i la part inferior de l'armari de l'inversor va emetre un so i un fum negre des del port de ventilació. El convertidor de freqüència va funcionar malament i es va aturar i es va disparar l'interruptor del sistema de propulsió principal;
Durant la prova de navegació de tres eixos únics, es va produir un so al mig de l'armari inversor del convertidor de freqüència de propulsió dret i va emergir fum negre del port de ventilació. El convertidor de freqüència va funcionar malament i es va aturar i es va disparar l'interruptor del sistema de propulsió principal.
2) Informació d'errors
El panell de control centralitzat va registrar les avaries i la informació d'alarma que es van produir successivament durant l'aturada de l'avaria:
① Convertidor de freqüència esquerre
Interruptor de circuit de propulsió anormal; Protecció de maquinari del controlador; Error de la unitat inversora C2; Mal funcionament de l'interruptor principal.
② Convertidor de freqüència dret
Protecció de maquinari del controlador; Error a les unitats inversores B1, B2 i A2; Controleu la fallada d'alimentació i la fallada de la unitat de refrigeració d'aigua.
③ La informació d'error del convertidor de freqüència esquerre esmentat anteriorment ho indica
Un corrent excessiu a l'interruptor de propulsió esquerre provoca una protecció contra sobreintensitat; I l'interruptor d'empenta dret es va obrir normalment sense cap fenomen de sobreintensitat.
Falla components danyats
Desmunteu el convertidor de freqüència i els components danyats són els següents:
Convertidor de freqüència esquerre:
L'IGBT de fase C2 està danyat i algunes carcassas de condensadors de suport de CC estan danyades i deformades. Els terminals del condensador de memòria intermèdia estan greument danyats i els terminals de bus de CC connectats al condensador de memòria intermèdia es fonen; La barra colectora apilada en fase C està danyada; Altres components de fase són normals i l'estat del maquinari i programari de control és normal.
Convertidor de freqüència correcte
La placa d'interfície del controlador IGBT de fase A2 surt; La barra de l'inversor compartida B1 i B2 i la barra de l'inversor compartida A1 i A2 estan malmeses; Altres components de fase són normals i l'estat del maquinari i programari de control és normal.
Anàlisi de causes del convertidor de freqüència esquerre
① S'ha revelat el desmuntatge in situ:
Els pins CE del condensador d'amortidor de fase C2 tenen un fenomen de combustió, però la capacitat interna i els díodes en sèrie del condensador d'amortiment estan intactes, cosa que indica que el corrent de curtcircuit flueix pels pins externs del condensador d'amortiment en el moment de la falla. sense fluir a través de la capacitat interna del condensador tampó. A partir d'això, es pot determinar que hi ha un fenomen de curtcircuit entre els pins externs del condensador de memòria intermèdia en el moment de la fallada;
El condensador de suport del component inversor de fase C2 està danyat i deformat, cosa que indica que s'ha produït un curt període de descàrrega d'alta corrent i l'excés de calor acumulat en un curt període de temps ha provocat la deformació de la carcassa del condensador de suport;
La carcassa de l'IGBT de fase C2 està lleugerament danyada, cosa que indica que l'energia del curtcircuit no s'ha alliberat en grans quantitats dins del mòdul IGBT;
② A partir de la informació d'error de l'interruptor, es pot determinar que:
Durant la fallada, es va produir una sobreintensitat al costat d'entrada del transformador, provocant que l'interruptor s'encetés; La protecció del maquinari del controlador indica l'aparició de sobretensió al costat de CC intern;
La connexió del terminal entre la barra colectora apilada i l'IGBT de fase C2 a la unitat inversora de fase C està molt erosionada, indicant un curtcircuit i acompanyada d'una descàrrega d'alta energia;
③ Durant el funcionament de l'equip, a causa de l'agitació de la trajectòria interna del vent i la sacsejada de la nau, les impureses conductores presents a l'armari es superposaven als pins del condensador d'amortiment de fase C2 abans de la fallada, donant lloc a un curtcircuit de els pins del condensador de memòria intermèdia;
L'error de curtcircuit es produeix primer a la part externa del mòdul IGBT adjacent a la barra colectora apilada. Després del curtcircuit, provoca una descàrrega llarga de curtcircuit de centenars de mil·lisegons, que genera un arc entre els pins del condensador de memòria intermèdia. L'elevat corrent fa que l'interruptor de circuit d'entrada protegeixi i dispari activament, i l'entrada d'energia al costat d'entrada es talla, fent que l'energia que flueix entre els pins del condensador d'amortiment disminueixi ràpidament;
Quan l'energia de descàrrega del condensador de suport és insuficient per mantenir l'arc, l'arc elèctric s'apaga. En el moment de l'extinció de l'arc, es genera una alta tensió entre els pins del condensador d'amortiment, provocant que la sobretensió de l'IGBT de la fase C2 passi i passi. L'energia de descàrrega restant del condensador de suport flueix a través del mòdul IGBT, fent que l'IGBT de fase C2 es sobreescalfi i esclati;
Un cop avançat el cablejat del sistema, no es van seguir les mesures de protecció del convertidor de freqüència i no es van realitzar les inspeccions i els treballs de neteja corresponents abans de la prova. Les impureses conductores van entrar a l'interior del convertidor de freqüència i les impureses conductores es van solapar entre els terminals positius i negatius de CC, formant un arc de curtcircuit i generant sobretensió. La sobretensió trencarà l'IGBT connectat en paral·lel entre els terminals positiu i negatiu, fent que l'IGBT passi directament i causant danys a l'IGBT.
(2) Anàlisi de les causes del convertidor de freqüència adequat
① S'ha revelat el desmuntatge in situ:
L'IGBT de la fase B1 es va danyar greument, cosa que indica que un gran corrent va fluir pel mòdul IGBT durant el procés d'error, i l'alta energia acumulada en un curt període de temps va fer que l'IGBT explotés i es danyés;
El controlador de l'IGBT de la fase A-2 es va separar i no es va danyar greument en comparació amb la fase B1, cosa que indica que l'energia que fluïa a través de l'IGBT de la fase A2 durant el procés d'error era més petita que la de l'IGBT de la fase B1;
L'IGBT de fase B2 està gairebé intacta, però els paràmetres interns de l'IGBT són anormals, cosa que indica que no hi ha una gran energia que flueix a través de l'IGBT de la fase B2 durant la falla;
A partir de l'anàlisi de la informació d'error:
La protecció del maquinari del controlador indica l'aparició de sobretensió al costat de CC intern;
Hi ha cremades greus a l'interior de l'IGBT de fase B1 i el terminal de bus de CC connectat a ell s'ha fos, cosa que indica que la part cremada de l'IGBT es troba en el moment de la falla i es produeix un curtcircuit. El corrent de curtcircuit flueix a través de l'IGBT i el terminal de connexió del bus en un curt període de temps, acumulant una gran quantitat de calor i fent que l'IGBT de la fase B1 exploti;
L'explosió de l'IGBT de la fase B1 va provocar la caiguda de la placa d'interfície del controlador IGBT de la fase A2 superior, causant encara més danys a l'IGBT de la fase A2;
Com que l'IGBT de fase B2 i l'IGBT de fase B1 estaven connectats al circuit principal mitjançant la mateixa barra colectora apilada, l'IGBT de fase B1 va explotar, causant danys a l'IGBT de fase B2.
Durant el funcionament de l'equip de propulsió elèctrica, la trajectòria interna del vent i el balanceig del vaixell de l'equip fan que les impureses conductores de l'armari se superposin als terminals positius i negatius de la fase B1 IGBT DC, provocant un curtcircuit del circuit. En el moment del curtcircuit, es genera un arc d'alta energia entre els terminals de CC IGBT de la fase B1, fonent les impureses conductores, augmentant el buit elèctric dels terminals de CC i apagant l'arc;
En el moment de l'extinció, es genera una alta tensió entre els punts de curtcircuit, provocant que l'IGBT de la fase B1 penetri i passi. L'energia d'entrada al costat d'entrada de CA i l'energia emmagatzemada al condensador de suport s'alliberen a través de l'IGBT, fent que la fase B1 exploti i es danyï. L'ona de xoc de l'explosió fa que la placa de controlador IGBT de fase A2 que hi ha a dalt es caigui, cosa que fa que no pugui controlar la conducció normal i l'aturada de l'IGBT de fase A2. La porta es troba en un estat de pèrdua de control i l'electricitat estàtica s'acumula fins a cert punt, fent que l'IGBT condueixi. L'energia restant del costat de corrent continu fluirà a través de l'IGBT de la fase A2, provocant que es faci malbé;
La tensió d'arc generada pel terminal de CC de l'IGBT de la fase B1 interfereix amb el terminal de CC de l'IGBT de la fase B2 a través de la barra colectora apilada, causant danys a l'IGBT de la fase B2.
Mesures de gestió de falles
A partir de l'anàlisi de la causa del mal funcionament, es prendran les mesures correctores corresponents següents:
(1) Substituïu els components de l'inversor danyats; Netegeu a fons altres components i components del circuit principal, especialment la superfície IGBT i el cablejat relacionat; Premeu i inspeccioneu tots els connectors i terminals de cablejat per confirmar-los; Realitzeu comprovacions estàtiques i d'estat del convertidor de freqüència restaurat i confirmeu segons el procés d'encesa estàtica, mantenint els registres corresponents;
(2) Revisar i millorar encara més la "Tecnologia de construcció per a la protecció d'equips del sistema de propulsió d'energia elèctrica integral", fer un bon treball en la protecció i neteja dels equips de propulsió elèctrica, supervisar oportunament i cooperar activament amb els fabricants per dur a terme inspeccions exhaustives del cablejat. , manteniment i neteja dels equips de propulsió elèctrica, per garantir proves segures i suaus;
(3) Un cop finalitzada la rectificació, es van realitzar diverses proves de condicions de treball per a un eix únic i un eix doble, i els resultats de la prova van complir els requisits de l'esquema de la prova i del llibre de proves.
5.Conclusió
La resolució de problemes del convertidor de freqüència i la restauració de l'alimentació indiquen que el mètode d'anàlisi i el procés de gestió d'aquest article són correctes.
El manteniment diari d'equips elèctrics és un enllaç important per garantir el seu funcionament normal, i qualsevol negligència pot provocar una fallada en l'equip, amb greus conseqüències.