Честотният преобразувател на определен кораб се повреди и прекъсна по време на навигация, което доведе до загуба на захранване на кораба. Въз основа на симптомите на повредата, информацията и повредените компоненти беше извършен анализ на дървото на повредата, за да се намери решение, да се отстрани повредата и да се възстанови захранването.
Комуникационната електрическа задвижваща система е основното течение на корабното електрическо задвижване днес, с различни форми.
Определен кораб използва два комплекта AC-DC-AC честотни преобразуватели + променливотокови синхронни двигатели тип AC задвижващи системи. Честотният преобразувател играе ролята на мост в преобразуването на мощността на тази задвижваща система и е ключово оборудване на електрическата задвижваща система. След като възникне повреда, това ще доведе до загуба на мощност на кораба.
Следователно, как да се отстраняват неизправности и да се решават грешките на честотния преобразувател е важен въпрос за осигуряване на нормална работа на този тип задвижваща система. Тази статия обяснява процеса на отстраняване на повреда в честотния преобразувател на електрическата задвижваща система на кораба.
Феномен на повреда
Основната верига на определен корабен честотен преобразувател приема AC-DC-AC топологична структура. Входът е два комплекта трифазен променлив ток от 690 V 50 Hz, който се преобразува в постоянен ток чрез неконтролирано коригиране и след това се преобразува в трифазен променлив ток, изискван от товара чрез инвертор и изходно филтриране.
По време на навигационното изпитване на електрическата задвижваща система на кораба, по време на прехода от двоен двигател към три работни условия към изпитване на двоен двигател към едно работно състояние:
След като работи няколко минути в режим на работа с двоен двигател, левият честотен преобразувател на задвижването издаде странен шум, а долната част на инверторния шкаф издаде звук и черен дим, излъчван от вентилационния порт. Честотният преобразувател се повреди и спря, а прекъсвачът на главната система за задвижване се задейства;
По време на навигационния тест с една ос три се чу звук в средата на инверторния шкаф на десния честотен преобразувател на задвижването и от вентилационния порт излезе черен дим. Честотният преобразувател се повреди и спря, а прекъсвачът на главната система за задвижване се задейства.
2) Информация за повреда
Централизираният контролен панел записва неизправностите и информацията за аларми, възникнали последователно по време на изключване при повреда:
① Ляв честотен преобразувател
Ненормален прекъсвач на задвижващата верига; Хардуерна защита на контролера; Неизправност на инверторния модул C2; Неизправност на главния превключвател.
② Десен честотен преобразувател
Хардуерна защита на контролера; Повреда в инверторните модули B1, B2 и A2; Контрол на прекъсване на захранването и повреда на модула за водно охлаждане.
③ Информацията за грешка на левия честотен преобразувател, спомената по-горе, показва това
Прекомерният ток в левия прекъсвач на задвижващата верига причинява защита от изключване при свръхток; И десният автоматичен прекъсвач беше отворен нормално без никакъв феномен на свръхток.
Повредени компоненти
Разглобете честотния преобразувател и повредените компоненти са както следва:
Ляв честотен преобразувател:
IGBT фазата C2 е повредена и някои обвивки на поддържащ DC кондензатор са повредени и деформирани. Клемите на буферния кондензатор са сериозно повредени и клемите на DC шината, свързани към буферния кондензатор, са разтопени; Подредената шина C-фаза е повредена; Другите фазови компоненти са нормални и състоянието на контролния хардуер и софтуер е нормално.
Десен честотен преобразувател
A2 фаза IGBT интерфейсна платка на драйвера отпада; Споделените инверторни шини B1 и B2 и споделените инверторни шини A1 и A2 са повредени; Другите фазови компоненти са нормални и състоянието на контролния хардуер и софтуер е нормално.
Анализ на причината за левия честотен преобразувател
① Разглобяването на място разкри:
CE щифтовете на фазовия буферен кондензатор C2 имат феномен на изгаряне, но вътрешният капацитет и последователните диоди на буферния кондензатор са непокътнати, което показва, че токът на късо съединение протича през външните щифтове на буферния кондензатор в момента на повреда, без да протича през вътрешния капацитет на буферния кондензатор. Въз основа на това може да се определи, че има явление на късо съединение между външните щифтове на буферния кондензатор в момента на повреда;
Носещият кондензатор на компонента на фазовия инвертор C2 е повреден и деформиран, което показва, че е настъпил кратък период на разреждане с висок ток и прекомерната топлина, натрупана за кратък период от време, е довела до деформация на корпуса на носещия кондензатор;
Корпусът на IGBT фаза C2 е леко повреден, което показва, че енергията на късо съединение не е била освободена в големи количества вътре в IGBT модула;
② От информацията за повредата на прекъсвача може да се определи, че:
По време на повредата се появи свръхток на входната страна на трансформатора, което доведе до задействане на прекъсвача; Хардуерната защита на контролера индикира появата на пренапрежение от вътрешната DC страна;
Клемната връзка между подредената шина и IGBT фаза C2 в инверторния модул на фаза C е силно ерозирана, което показва късо съединение и е придружено от разреждане с висока енергия;
③ По време на работа на оборудването, поради вълнението на вътрешния път на вятъра и разклащането на кораба, проводящи примеси, присъстващи в шкафа, се припокриват на щифтовете на фазовия буферен кондензатор C2 преди повредата, което води до късо съединение на щифтовете на буферния кондензатор;
Повредата при късо съединение възниква първо във външната част на IGBT модула в съседство с подредената шина. След късото съединение, той причинява дълго разреждане на късо съединение от стотици милисекунди, което генерира дъга между щифтовете на буферния кондензатор. Големият ток кара входящия прекъсвач да защитава активно и да се задейства, а входящата енергия от входящата страна се прекъсва, което води до бързо намаляване на енергията, протичаща между щифтовете на буферния кондензатор;
Когато енергията на разреждане на поддържащия кондензатор е недостатъчна за поддържане на дъгата, електрическата дъга се изгасва. В момента на изгасване на дъгата се генерира високо напрежение между щифтовете на буферния кондензатор, което води до пробиване и преминаване на пренапрежението на IGBT фаза C2. Оставащата енергия на разреждане на поддържащия кондензатор протича през IGBT модула, което води до прегряване и спукване на IGBT фаза C2;
След напредването на системното окабеляване не са спазени мерките за защита на честотния преобразувател и не са извършени съответните проверки и почистване преди теста. Проводимите примеси навлязоха във вътрешността на честотния преобразувател и проводящите примеси се припокриха между положителните и отрицателните DC клеми, образувайки дъга на късо съединение и генерирайки пренапрежение. Свръхнапрежението ще разруши IGBT, свързан паралелно между положителните и отрицателните клеми, причинявайки директно преминаване на IGBT и причинявайки повреда на IGBT.
(2) Анализ на причините за десния честотен преобразувател
① Разглобяването на място разкри:
IGBT фазата B1 беше сериозно повредена, което показва, че голям ток е протекъл през IGBT модула по време на процеса на повреда и натрупаната висока енергия за кратък период от време е причинила експлозията и повредата на IGBT;
Драйверът на IGBT фаза A-2 се отдели и не беше сериозно повреден в сравнение с фазата B1, което показва, че енергията, протичаща през IGBT фаза A2 по време на процеса на повреда, е по-малка от тази на IGBT фаза B1;
IGBT фаза B2 е почти неповредена, но вътрешните параметри на IGBT са необичайни, което показва, че няма голяма енергия, протичаща през IGBT фаза B2 по време на повредата;
От анализа на информацията за повредата:
Хардуерната защита на контролера индикира появата на пренапрежение от вътрешната DC страна;
Има силно изгаряне във фазата B1 IGBT и клемата на DC шината, свързана към него, е разтопена, което показва, че изгорялата част на IGBT е в момента на повредата и възниква късо съединение. Токът на късо съединение протича през IGBT и клемата за свързване на шината за кратък период от време, натрупвайки голямо количество топлина и причинявайки експлозия на IGBT фаза B1;
Експлозията на IGBT фаза B1 доведе до падане на горната интерфейсна платка на драйвера на IGBT фаза A2, което допълнително причини повреда на IGBT фаза A2;
Тъй като IGBT фаза B2 и IGBT фаза B1 са свързани към главната верига чрез една и съща подредена шина, IGBT фаза B1 експлодира, причинявайки повреда на IGBT фаза B2
По време на работа на оборудването за електрическо задвижване вътрешната посока на вятъра и люлеенето на кораба на оборудването причиняват припокриване на проводящи примеси в корпуса на положителните и отрицателните клеми на B1 фаза IGBT DC, причинявайки късо съединение. В момента на късото съединение се генерира високоенергийна дъга между DC клемите на фазата B1 IGBT, като се топят проводимите примеси, увеличава се електрическата междина на DC клемите и се гаси дъгата;
В момента на изгасване се генерира високо напрежение между точките на късо съединение, което кара IGBT фаза B1 да пробие и да премине. Входящата енергия от страната на входа за променлив ток и енергията, съхранена в поддържащия кондензатор, се освобождават през IGBT, което води до експлодиране и повреда на фазата B1. Ударната вълна от експлозията кара драйверната платка на A2 фаза IGBT директно отгоре да падне, правейки я неспособна да контролира нормалната проводимост и изключване на фазата A2 IGBT. Гейтът е в състояние на загуба на контрол и статичното електричество се натрупва до известна степен, което кара IGBT да провежда. Останалата енергия от страната на постоянен ток ще тече през IGBT фаза A2, причинявайки повредата му;
Напрежението на дъгата, генерирано от DC клемата на IGBT фаза B1, пречи на DC клемата на IGBT фаза B2 през подредената шина, причинявайки повреда на IGBT фаза B2.
Мерки за отстраняване на неизправности
Въз основа на анализа на причината за неизправността ще бъдат предприети следните коригиращи мерки:
(1) Сменете повредените компоненти на инвертора; Почистете старателно другите компоненти и компонентите на главните вериги, особено повърхността на IGBT и свързаните с тях кабели; Затегнете и проверете всички конектори и кабелни клеми за потвърждение; Извършете статични проверки и проверки на състоянието на възстановения честотен преобразувател и потвърдете в съответствие със статичния процес на включване, като запазите съответните записи;
(2) По-нататъшно преразглеждане и подобряване на „Конструкционната технология за защита на оборудването на цялостна електрическа задвижваща система“, вършете добра работа в защитата и почистването на електрическото задвижващо оборудване, своевременен надзор и активно сътрудничество с производителите за извършване на цялостни инспекции на окабеляването , поддръжка и почистване на електрическо задвижващо оборудване, за да се осигури безопасно и гладко тестване;
(3) След приключване на корекцията бяха проведени различни тестове за работни условия за единична ос и двойна ос и резултатите от теста отговаряха на изискванията на плана за изпитване и тестовата книга.
5. Заключение
Отстраняването на неизправности на честотния преобразувател и възстановяването на захранването показват, че методът за анализ и процесът на работа в тази статия са правилни.
Ежедневната поддръжка на електрическото оборудване е важно звено за осигуряване на нормалното му функциониране и всяка небрежност може да причини повреда на оборудването, което да доведе до сериозни последствия.