Frekvenčný menič určitej lode sa počas plavby pokazil a vypol, čo spôsobilo, že loď stratila energiu. Na základe príznakov poruchy, informácií a poškodených komponentov bola vykonaná analýza stromu porúch s cieľom nájsť riešenie, odstrániť poruchu a obnoviť napájanie.
Komunikačný elektrický pohonný systém je dnes hlavným prúdom elektrického pohonu lodí s rôznymi formami.
Istá loď používa dve sady frekvenčných meničov AC-DC-AC + AC synchrónne motory typu AC pohonných systémov. Frekvenčný menič zohráva úlohu mostíka pri premene výkonu tohto pohonného systému a je kľúčovým vybavením elektrického pohonného systému. Akonáhle dôjde k poruche, loď stratí energiu.
Preto je dôležitou otázkou, ako odstraňovať a riešiť poruchy frekvenčného meniča, aby sa zabezpečila normálna prevádzka tohto typu pohonného systému. Tento článok vysvetľuje proces riešenia poruchy frekvenčného meniča elektrického pohonného systému lode.
Fenomén poruchy
Hlavný obvod určitého lodného frekvenčného meniča využíva štruktúru topológie AC-DC-AC. Vstupom sú dve sady trojfázového striedavého prúdu 690 V 50 Hz, ktorý sa nekontrolovanou rektifikáciou premieňa na jednosmerný prúd a potom sa mení na trojfázový striedavý prúd požadovaný záťažou pomocou meniča a výstupného filtrovania.
Počas navigačnej skúšky elektrického pohonného systému lode, počas prechodu z dvojmotorového na tri pracovné podmienky na dvojmotorový na jeden pracovný stav:
Po niekoľkominútovom chode v dvojmotorovom prevádzkovom stave ľavý pohonný frekvenčný menič vydal zvláštny zvuk a spodná časť invertorovej skrine vydávala zvuk a z ventilačného otvoru vychádzal čierny dym. Frekvenčný menič zlyhal a zastavil sa a vypol hlavný istič pohonného systému;
Počas testu navigácie s jednou osou tri zaznel zvuk v strede invertorovej skrine pravého frekvenčného meniča pohonu a z ventilačného otvoru vychádzal čierny dym. Zlyhal frekvenčný menič a zastavil sa a vypol hlavný istič pohonného systému.
2) Informácie o poruche
Centrálny ovládací panel zaznamenával informácie o poruchách a alarmoch, ktoré sa vyskytli postupne počas vypnutia poruchy:
① Ľavý frekvenčný menič
Abnormálny istič pohonu; Hardvérová ochrana ovládača; Porucha invertorovej jednotky C2; Porucha hlavného vypínača.
② Pravý frekvenčný menič
Hardvérová ochrana ovládača; Porucha invertorových jednotiek B1, B2 a A2; Ovládajte výpadok napájania a poruchu jednotky vodného chladenia.
③ Vyššie uvedené informácie o poruche ľavého frekvenčného meniča to naznačujú
Nadmerný prúd v ľavom ističi pohonu spôsobuje nadprúdovú vypínaciu ochranu; A pravý tlačný istič bol otvorený normálne bez akéhokoľvek nadprúdového javu.
Porucha poškodených komponentov
Demontujte frekvenčný menič a poškodené komponenty sú nasledovné:
Ľavý frekvenčný menič:
IGBT fázy C2 je poškodená a niektoré plášte podporných kondenzátorov jednosmerného prúdu sú poškodené a deformované. Vývody vyrovnávacieho kondenzátora sú vážne poškodené a vývody DC zbernice pripojené k vyrovnávaciemu kondenzátoru sú roztavené; Naskladaná prípojnica fázy C je poškodená; Ostatné fázové komponenty sú normálne a stav riadiaceho hardvéru a softvéru je normálny.
Pravý frekvenčný menič
Doska rozhrania ovládača IGBT fázy A2 vypadne; Zdieľaná prípojnica meniča B1 a B2 a spoločná prípojnica meniča A1 a A2 sú poškodené; Ostatné fázové komponenty sú normálne a stav riadiaceho hardvéru a softvéru je normálny.
Analýza príčin ľavého frekvenčného meniča
① Odhalená demontáž na mieste:
Vývody CE vyrovnávacieho kondenzátora fázy C2 majú jav horenia, ale vnútorná kapacita a sériové diódy vyrovnávacieho kondenzátora sú neporušené, čo naznačuje, že skratový prúd preteká cez vonkajšie vývody vyrovnávacieho kondenzátora v momente poruchy, bez pretekania cez vnútornú kapacitu vyrovnávacieho kondenzátora. Na základe toho možno určiť, že medzi vonkajšími kolíkmi vyrovnávacieho kondenzátora v momente poruchy existuje skratový jav;
Nosný kondenzátor súčiastky fázového meniča C2 je poškodený a deformovaný, čo naznačuje, že došlo ku krátkej perióde výboja vysokého prúdu a nadmerné teplo nahromadené v krátkom čase viedlo k deformácii plášťa nosného kondenzátora;
Kryt IGBT fázy C2 je mierne poškodený, čo naznačuje, že skratová energia sa vo vnútri modulu IGBT neuvoľnila vo veľkých množstvách;
② Z informácií o poruche ističa je možné určiť, že:
Počas poruchy sa na vstupnej strane transformátora vyskytol nadprúd, ktorý spôsobil vypnutie ističa; Hardvérová ochrana regulátora indikuje výskyt prepätia na vnútornej strane DC;
Svorkové spojenie medzi naskladanou prípojnicou a IGBT fázy C2 v invertorovej jednotke fázy C je vážne erodované, čo naznačuje skrat a je sprevádzané vysokoenergetickým výbojom;
③ Počas prevádzky zariadenia v dôsledku rozvírenia vnútornej dráhy vetra a trasenia lode sa vodivé nečistoty prítomné v skrini prekrývali na kolíkoch vyrovnávacieho kondenzátora fázy C2 pred poruchou, čo viedlo ku skratu kolíky vyrovnávacieho kondenzátora;
Porucha skratu sa najskôr objaví vo vonkajšej časti modulu IGBT susediacej so stohovanou prípojnicou. Po skrate spôsobí dlhý skratový výboj v stovkách milisekúnd, ktorý vytvorí oblúk medzi kolíkmi vyrovnávacieho kondenzátora. Vysoký prúd spôsobí, že vstupný istič aktívne chráni a vypne sa a prívod energie na vstupnej strane sa preruší, čo spôsobí rýchle zníženie energie prúdiacej medzi kolíkmi vyrovnávacieho kondenzátora;
Keď výbojová energia podporného kondenzátora nestačí na udržanie oblúka, elektrický oblúk zhasne. V momente zhasnutia oblúka sa medzi kolíkmi vyrovnávacieho kondenzátora generuje vysoké napätie, ktoré spôsobí prerazenie a prechod prepätia IGBT fázy C2. Zvyšná výbojová energia podporného kondenzátora preteká cez modul IGBT, čo spôsobuje prehriatie a prasknutie IGBT fázy C2;
Po rozšírení systémovej kabeláže neboli dodržané ochranné opatrenia frekvenčného meniča a pred testom neboli vykonané zodpovedajúce kontroly a čistiace práce. Vodivé nečistoty sa dostali do vnútra frekvenčného meniča a vodivé nečistoty sa prekrývali medzi kladnými a zápornými svorkami jednosmerného prúdu, čím vytvorili skratový oblúk a generovali prepätie. Prepätie rozbije IGBT zapojený paralelne medzi kladný a záporný pól, čo spôsobí, že IGBT prejde priamo a spôsobí poškodenie IGBT.
(2) Analýza príčin správneho frekvenčného meniča
① Odhalená demontáž na mieste:
IGBT fáza B1 bola vážne poškodená, čo naznačuje, že cez modul IGBT pretekal počas procesu poruchy veľký prúd a nahromadená vysoká energia v krátkom časovom období spôsobila výbuch a poškodenie IGBT;
IGBT ovládač fázy A{0}} sa odpojil a nebol vážne poškodený v porovnaní s fázou B1, čo naznačuje, že energia prúdiaca cez IGBT fázu A2 počas procesu poruchy bola menšia ako energia IGBT fázy B1;
IGBT fázy B2 je takmer nepoškodený, ale vnútorné parametre IGBT sú abnormálne, čo naznačuje, že cez IGBT fázu B2 počas poruchy nepreteká žiadna veľká energia;
Z analýzy informácií o poruche:
Hardvérová ochrana regulátora indikuje výskyt prepätia na vnútornej strane DC;
Vo vnútri IGBT fázy B1 dochádza k silnému horeniu a svorka DC zbernice, ktorá je k nej pripojená, bola roztavená, čo naznačuje, že vyhorená časť IGBT je v momente poruchy a dôjde ku skratu. Skratový prúd preteká cez IGBT a pripojovaciu svorku zbernice v krátkom čase, pričom akumuluje veľké množstvo tepla a spôsobí explóziu IGBT fázy B1;
Výbuch IGBT fázy B1 spôsobil, že horná doska rozhrania IGBT ovládača fázy A2 spadla, čo ďalej spôsobilo poškodenie IGBT fázy A2;
V dôsledku toho, že IGBT fázy B2 a IGBT fázy B1 boli pripojené k hlavnému okruhu cez rovnakú naskladanú prípojnicu, IGBT fázy B1 explodovala, čo spôsobilo poškodenie IGBT fázy B2.
Počas prevádzky elektrického hnacieho zariadenia vnútorná dráha vetra a kývanie lode spôsobí prekrytie vodivých nečistôt v skrini na kladných a záporných svorkách IGBT DC fázy B1, čo spôsobuje skrat obvodu. V momente skratu sa medzi svorkami IGBT jednosmerného prúdu fázy B1 vytvorí oblúk s vysokou energiou, ktorý roztaví vodivé nečistoty, zväčší elektrickú medzeru svoriek jednosmerného prúdu a oblúk zhasne;
V momente zhasnutia sa medzi bodmi skratu vytvorí vysoké napätie, ktoré spôsobí prerazenie a prechod IGBT fázy B1. Vstupná energia na vstupnej strane striedavého prúdu a energia uložená v podpornom kondenzátore sa uvoľňujú cez IGBT, čo spôsobuje explóziu a poškodenie fázy B1. Rázová vlna explózie spôsobí, že doska ovládača fázy A2 IGBT priamo nad ňou spadne, takže nie je schopná ovládať normálne vedenie a vypnutie IGBT fázy A2. Brána je v stave straty kontroly a statická elektrina sa do určitej miery hromadí, čo spôsobuje, že IGBT vedie. Zvyšná energia na jednosmernej strane pretečie cez IGBT fázu A2, čo spôsobí jej poškodenie;
Napätie oblúka generované jednosmernou svorkou IGBT fázy B1 interferuje s jednosmernou svorkou IGBT fázy B2 cez naskladanú prípojnicu, čo spôsobuje poškodenie IGBT fázy B2.
Opatrenia na riešenie porúch
Na základe analýzy príčiny poruchy sa prijmú tieto zodpovedajúce nápravné opatrenia:
(1) Vymeňte poškodené komponenty meniča; Dôkladne vyčistite ostatné komponenty a komponenty hlavného obvodu, najmä povrch IGBT a súvisiace káble; Utiahnite a skontrolujte všetky konektory a svorky vodičov, aby ste ich potvrdili; Vykonajte statické a stavové kontroly obnoveného frekvenčného meniča a potvrďte podľa procesu zapnutia statického napájania, pričom si veďte príslušné záznamy;
(2) Ďalej revidovať a zlepšovať „Technológiu konštrukcie na ochranu zariadení komplexného elektrického pohonného systému“, robiť dobrú prácu pri ochrane a čistení elektrického pohonného zariadenia, včas dohliadať a aktívne spolupracovať s výrobcami pri vykonávaní komplexných kontrol elektroinštalácie. , údržba a čistenie elektrického hnacieho zariadenia na zabezpečenie bezpečného a hladkého testovania;
(3) Po dokončení rektifikácie sa vykonali rôzne skúšky prevádzkových podmienok pre jednu os a dvojitú os a výsledky skúšok spĺňali požiadavky skúšobného plánu a skúšobnej knihy.
5. Záver
Riešenie problémov s frekvenčným meničom a obnovenie napájania naznačujú, že metóda analýzy a proces spracovania v tomto článku sú správne.
Denná údržba elektrického zariadenia je dôležitým článkom na zabezpečenie jeho normálnej prevádzky a akákoľvek nedbalosť môže spôsobiť poruchu zariadenia s vážnymi následkami.