De frequentieomvormer van een bepaald schip functioneerde niet goed en struikelde tijdens de navigatie, waardoor het schip vermogen verloor. Op basis van de storingssymptomen, informatie en beschadigde componenten werd een storingsboomanalyse uitgevoerd om een oplossing te vinden, de storing te elimineren en de stroom te herstellen.
Het communicatie-elektrische voortstuwingssysteem is tegenwoordig de hoofdstroom van de elektrische voortstuwing van schepen, in verschillende vormen.
Een bepaald schip maakt gebruik van twee sets AC-voortstuwingssystemen van het type "AC-DC-AC-frequentieomvormers + AC-synchrone motoren". De frequentieomvormer speelt een brugrol bij de vermogensomzetting van dit voortstuwingssysteem en is een sleuteluitrusting van het elektrische voortstuwingssysteem. Zodra er een storing optreedt, zal het schip vermogen verliezen.
Daarom is het oplossen van problemen met frequentieomvormers van groot belang om de normale werking van dit type voortstuwingssysteem te garanderen. In dit artikel wordt uitgelegd hoe u een storing in de frequentieomvormer van het elektrische voortstuwingssysteem van een schip kunt oplossen.
Fout fenomeen
Het hoofdcircuit van een bepaalde scheepsfrequentieomvormer gebruikt een AC-DC-AC-topologiestructuur. De invoer bestaat uit twee sets driefasige wisselstroom van 690 V, 50 Hz, die via ongecontroleerde gelijkrichting worden omgezet in gelijkstroom en vervolgens via omvormer en uitgangsfiltering worden omgezet in driefasige wisselstroom die nodig is voor de belasting.
Tijdens de navigatietest van het elektrische voortstuwingssysteem van het schip, tijdens de overgang van dubbele motor naar drie arbeidsomstandigheden naar dubbele motor naar één arbeidsconditietest:
Na een paar minuten te hebben gedraaid onder de bedrijfsconditie van de dubbele motor, maakte de linker voortstuwingsfrequentieomvormer een vreemd geluid en maakte het onderste deel van de inverterkast een geluid en kwam er zwarte rook uit de ventilatiepoort. De frequentieomvormer functioneerde niet goed en stopte, en de stroomonderbreker van het hoofdvoortstuwingssysteem werd geactiveerd;
Tijdens de navigatietest met drie assen met één as klonk er een geluid in het midden van de omvormerkast van de rechter voortstuwingsfrequentieomvormer en kwam er zwarte rook uit de ventilatiepoort. De frequentieomvormer functioneerde niet goed en stopte, en de stroomonderbreker van het hoofdvoortstuwingssysteem werd geactiveerd.
2) Foutinformatie
Het gecentraliseerde bedieningspaneel registreerde de fouten en alarminformatie die achtereenvolgens optraden tijdens de foutuitschakeling:
① Linker frequentieomvormer
Abnormale stroomonderbreker voor voortstuwing; Hardwarebescherming van controller; Omvormereenheid C2 fout; Storing hoofdschakelaar.
② Rechter frequentieomvormer
Hardwarebescherming van controller; Fout in invertereenheden B1, B2 en A2; Beheer stroomuitval en uitval van waterkoelingsunit.
③ De hierboven genoemde foutinformatie van de linker frequentieomvormer geeft dit aan
Overmatige stroom in de linker voortstuwingsstroomonderbreker veroorzaakt uitschakelbeveiliging tegen overstroom; En de rechter stroomonderbreker werd normaal geopend zonder enig overstroomverschijnsel.
Storing beschadigde componenten
Demonteer de frequentieomvormer en de beschadigde componenten zijn als volgt:
Linker frequentieomvormer:
De C2-fase IGBT is beschadigd en sommige DC-ondersteuningscondensatorschalen zijn beschadigd en vervormd. De aansluitingen van de buffercondensator zijn ernstig beschadigd en de DC-busaansluitingen die op de buffercondensator zijn aangesloten, zijn gesmolten; De gestapelde C-faserail is beschadigd; Andere fasecomponenten zijn normaal en de hardware- en softwarestatus van de besturing is normaal.
Rechter frequentieomvormer
A2-fase IGBT-driverinterfacekaart valt uit; De gedeelde omvormerrail B1 en B2 en de gedeelde omvormerrail A1 en A2 zijn beschadigd; Andere fasecomponenten zijn normaal en de hardware- en softwarestatus van de besturing is normaal.
Oorzaakanalyse van de linker frequentieomvormer
① Demontage ter plaatse onthuld:
De CE-pinnen van de C2-fasebuffercondensator hebben een verbrandingsverschijnsel, maar de interne capaciteit en seriediodes van de buffercondensator zijn intact, wat aangeeft dat de kortsluitstroom door de externe pinnen van de buffercondensator stroomt op het moment van de fout. zonder door de interne capaciteit van de buffercondensator te stromen. Op basis hiervan kan worden vastgesteld dat er op het moment van de fout sprake is van een kortsluitingsverschijnsel tussen de externe pinnen van de buffercondensator;
De ondersteunende condensator van de C2-fase-invertercomponent is beschadigd en vervormd, wat aangeeft dat er een korte periode van hoge stroomontlading heeft plaatsgevonden, en dat de overmatige warmte die zich in een korte tijdsperiode heeft verzameld, heeft geleid tot de vervorming van de ondersteunende condensatorschaal;
De C2-fase IGBT-behuizing is licht beschadigd, wat aangeeft dat de kortsluitenergie niet in grote hoeveelheden in de IGBT-module is vrijgekomen;
② Uit de foutinformatie van de stroomonderbreker kan worden afgeleid dat:
Tijdens de fout trad er overstroom op aan de ingangszijde van de transformator, waardoor de stroomonderbreker uitschakelde; Hardwarebeveiliging van de controller geeft het optreden van overspanning aan de interne DC-zijde aan;
De terminalverbinding tussen de gestapelde rail en de C2-fase IGBT in de C-fase invertereenheid is ernstig geërodeerd, wat wijst op een kortsluiting en gepaard gaat met hoge energieontlading;
③ Tijdens de werking van de apparatuur, als gevolg van de beweging van het interne windpad en het schudden van het schip, overlappen de geleidende onzuiverheden die aanwezig zijn in de kast elkaar op de pinnen van de C2-fasebuffercondensator vóór de fout, resulterend in een kortsluiting van de pinnen van de buffercondensator;
De kortsluitfout treedt eerst op in het externe deel van de IGBT-module, grenzend aan de gestapelde rail. Na de kortsluiting veroorzaakt dit een lange kortsluitontlading van honderden milliseconden, waardoor een boog ontstaat tussen de pinnen van de buffercondensator. De hoge stroom zorgt ervoor dat de inkomende stroomonderbreker actief beschermt en uitschakelt, en de energie-invoer aan de inkomende zijde wordt afgesneden, waardoor de energie die tussen de buffercondensatorpinnen stroomt snel afneemt;
Wanneer de ontladingsenergie van de ondersteunende condensator onvoldoende is om de boog in stand te houden, wordt de elektrische boog gedoofd. Op het moment van boogdoving wordt er een hoge spanning gegenereerd tussen de pinnen van de buffercondensator, waardoor de overspanning van de C2-fase IGBT doorbreekt en doorgaat. De resterende ontladingsenergie van de ondersteunende condensator stroomt door de IGBT-module, waardoor de IGBT in de C2-fase oververhit raakt en barst;
Nadat de systeembedrading was gevorderd, werden de beschermingsmaatregelen van de frequentieomvormer niet gevolgd en werden vóór de test geen overeenkomstige inspecties en schoonmaakwerkzaamheden uitgevoerd. Geleidende onzuiverheden kwamen het inwendige van de frequentieomvormer binnen en de geleidende onzuiverheden overlapten elkaar tussen de positieve en negatieve DC-aansluitingen, waardoor een kortsluitboog ontstond en overspanning ontstond. Door de overspanning wordt de IGBT die parallel is aangesloten tussen de positieve en negatieve aansluitingen kapot gemaakt, waardoor IGBT direct wordt doorgelaten en IGBT-schade wordt veroorzaakt.
(2) Analyse van de oorzaken van de juiste frequentieomvormer
① Demontage ter plaatse onthuld:
De B1-fase IGBT was ernstig beschadigd, wat aangeeft dat er tijdens het foutproces een grote stroom door de IGBT-module vloeide, en de geaccumuleerde hoge energie in korte tijd ervoor zorgde dat de IGBT explodeerde en beschadigd raakte;
De A-2 fase IGBT-driver maakte los en raakte niet ernstig beschadigd in vergelijking met de B1-fase, wat aangeeft dat de energie die tijdens het foutproces door de A2-fase IGBT stroomde kleiner was dan die van de B1-fase IGBT;
De B2-fase IGBT is vrijwel onbeschadigd, maar de interne parameters van de IGBT zijn abnormaal, wat aangeeft dat er tijdens de fout geen grote energie door de B2-fase IGBT stroomt;
Uit de analyse van foutinformatie:
Hardwarebeveiliging van de controller geeft het optreden van overspanning aan de interne DC-zijde aan;
Er is een ernstige verbranding in de B1-fase IGBT en de DC-busterminal die erop is aangesloten, is gesmolten, wat aangeeft dat het doorgebrande deel van de IGBT zich op het moment van de fout bevindt en dat er kortsluiting optreedt. De kortsluitstroom stroomt in korte tijd door de IGBT en de busaansluitterminal, waardoor een grote hoeveelheid warmte wordt verzameld en de B1-fase IGBT explodeert;
De B1-fase IGBT-explosie zorgde ervoor dat de bovenste A2-fase IGBT-driverinterfacekaart eraf viel, waardoor verdere schade aan de A2-fase IGBT werd veroorzaakt;
Omdat de B2-fase IGBT en B1-fase IGBT via dezelfde gestapelde rail op het hoofdcircuit waren aangesloten, explodeerde de B1-fase IGBT, waardoor schade aan de B2-fase IGBT werd veroorzaakt.
Tijdens de werking van de elektrische voortstuwingsapparatuur zorgen het interne windpad en de scheepszwaai van de apparatuur ervoor dat geleidende onzuiverheden in de kast elkaar overlappen bij de positieve en negatieve aansluitingen van de B1-fase IGBT DC, waardoor kortsluiting ontstaat. Op het moment van de kortsluiting wordt een hoogenergetische boog gegenereerd tussen de B1-fase IGBT DC-terminals, waardoor de geleidende onzuiverheden smelten, de elektrische afstand tussen de DC-terminals wordt vergroot en de boog wordt gedoofd;
Op het moment van uitsterven wordt tussen de kortsluitpunten een hoge spanning opgewekt, waardoor de B1-fase IGBT doorbreekt en doorloopt. De ingangsenergie aan de AC-ingangszijde en de energie die is opgeslagen in de ondersteunende condensator worden allemaal vrijgegeven via de IGBT, waardoor de B1-fase explodeert en beschadigd raakt. De schokgolf van de explosie zorgt ervoor dat het A2-fase IGBT-stuurbord er direct bovenaf valt, waardoor het niet meer in staat is de normale geleiding en uitschakeling van de A2-fase IGBT te controleren. De poort verkeert in een staat van controleverlies en statische elektriciteit hoopt zich tot op zekere hoogte op, waardoor de IGBT gaat geleiden. De resterende energie aan de DC-zijde zal door de A2-fase IGBT stromen, waardoor deze beschadigd raakt;
De boogspanning die wordt gegenereerd door de DC-aansluiting van de B1-fase IGBT interfereert met de DC-aansluiting van de B2-fase IGBT via de gestapelde stroomrail, waardoor schade aan de B2-fase IGBT wordt veroorzaakt.
Maatregelen voor foutafhandeling
Op basis van de analyse van de oorzaak van de storing worden de volgende bijbehorende corrigerende maatregelen genomen:
(1) Vervang beschadigde omvormercomponenten; Reinig andere componenten en hoofdcircuitcomponenten grondig, vooral het IGBT-oppervlak en de bijbehorende bedrading; Draai alle connectoren en bedradingsterminals vast en inspecteer ze ter bevestiging; Voer statische en statuscontroles uit op de herstelde frequentieomvormer en bevestig deze volgens het statische inschakelproces, waarbij u de bijbehorende gegevens bijhoudt;
(2) Het verder herzien en verbeteren van de "Constructietechnologie voor apparatuurbescherming van een uitgebreid elektrisch voortstuwingssysteem", goed werk leveren bij de bescherming en reiniging van elektrische voortstuwingsapparatuur, tijdig toezicht houden en actief samenwerken met fabrikanten om uitgebreide inspecties van de bedrading uit te voeren , onderhoud en reiniging van elektrische voortstuwingsapparatuur, om veilige en soepele tests te garanderen;
(3) Nadat de rectificatie was voltooid, werden verschillende arbeidsomstandighedentests uitgevoerd voor enkele as en dubbele as, en de testresultaten voldeden aan de vereisten van het testoverzicht en het testboek.
5. Conclusie
De probleemoplossing van de frequentieomvormer en het herstel van de stroom geven aan dat de analysemethode en het verwerkingsproces in dit artikel correct zijn.
Het dagelijks onderhoud van elektrische apparatuur is een belangrijke schakel om de normale werking ervan te garanderen, en elke nalatigheid kan defecten aan de apparatuur veroorzaken, met ernstige gevolgen tot gevolg.