Egy bizonyos hajó frekvenciaváltója meghibásodott és leoldott a navigáció során, aminek következtében a hajó áramkimaradást okozott. A hibatünetek, információk és a sérült alkatrészek alapján hibafa elemzést végeztek a megoldás megtalálása, a hiba elhárítása és az áramellátás visszaállítása érdekében.
A kommunikációs elektromos meghajtási rendszer ma a hajó elektromos meghajtásának fő áramlata, különféle formákban.
Egy bizonyos hajó kétféle "AC-DC-AC frekvenciaváltó + váltóáramú szinkronmotor" típusú váltakozó áramú meghajtórendszert alkalmaz. A frekvenciaváltó hídszerepet játszik ennek a meghajtórendszernek a teljesítményátalakításában, és az elektromos hajtásrendszer kulcsfontosságú berendezése. Ha egyszer hiba lép fel, a hajó áramellátása megszűnik.
Ezért a frekvenciaváltó hibáinak elhárítása és megoldása fontos kérdés az ilyen típusú meghajtórendszerek normál működésének biztosításához. Ez a cikk a hajó elektromos meghajtórendszerének frekvenciaváltójában fellépő hiba elhárításának folyamatát ismerteti.
Hibajelenség
Egy bizonyos hajó frekvenciaváltójának fő áramköre AC-DC-AC topológia szerkezetet vesz fel. A bemenet két készlet háromfázisú, 690 V 50 Hz-es váltakozó áramú tápegység, amely szabályozatlan egyenirányítással egyenárammá, majd inverter és kimeneti szűrés révén a terhelés által igényelt háromfázisú váltakozó árammá alakul.
A hajó elektromos meghajtórendszerének navigációs tesztje során, a kettős hajtóműről a három üzemállapotra a kétmotoros üzemi állapotra való áttérés során:
A kétmotoros üzemállapot alatti néhány perces futás után a bal meghajtási frekvenciaváltó furcsa zajt adott, az inverterszekrény alsó része pedig hangot és fekete füstöt bocsátott ki a szellőzőnyílásból. A frekvenciaváltó hibásan működött és leállt, a fő meghajtó rendszer megszakítója pedig kioldott;
Az egytengelyes három navigációs teszt során a jobb oldali meghajtási frekvenciaváltó inverterházának közepén hang hallatszott, a szellőzőnyíláson fekete füst szállt ki. A frekvenciaváltó hibásan működött és leállt, a fő meghajtó rendszer megszakítója pedig kioldott.
2) Hibainformáció
A központi központ rögzítette a hibaleállás során egymás után fellépő hibákat és riasztási információkat:
① Bal frekvenciaváltó
Rendellenes meghajtó megszakító; Vezérlő hardver védelme; Inverter egység C2 hiba; Főkapcsoló meghibásodása.
② Jobb frekvenciaváltó
Vezérlő hardver védelme; Hiba a B1, B2 és A2 inverter egységekben; Vezérelje az áramkimaradást és a vízhűtő egység meghibásodását.
③ A bal oldali frekvenciaváltó fent említett hibainformációja ezt jelzi
A bal oldali meghajtási megszakító túlzott árama túláram-kioldás elleni védelmet okoz; A jobb oldali megszakító pedig normálisan, túláram jelenség nélkül nyitott.
Hibás sérült alkatrészek
Szerelje szét a frekvenciaváltót, és a sérült alkatrészek a következők:
Bal oldali frekvenciaváltó:
A C2 fázisú IGBT sérült, és néhány egyenáramú támasztókondenzátor héj sérült és deformálódott. A pufferkondenzátor kivezetései súlyosan megsérültek, és a pufferkondenzátorhoz csatlakoztatott egyenáramú busz kivezetései megolvadtak; A C-fázisú egymásra helyezett gyűjtősín sérült; A többi fáziskomponens normális, a vezérlő hardver és szoftver állapota pedig normális.
Megfelelő frekvenciaváltó
A2 fázisú IGBT illesztőprogram interfész kártya kiesik; A B1 és B2 megosztott inverter gyűjtősín, valamint az A1 és A2 megosztott inverter gyűjtősín sérült; A többi fáziskomponens normális, a vezérlő hardver és szoftver állapota pedig normális.
A bal oldali frekvenciaváltó ok-elemzése
① A helyszíni szétszerelés kiderült:
A C2 fázisú pufferkondenzátor CE érintkezői égési jelenséget mutatnak, de a pufferkondenzátor belső kapacitása és soros diódái épek, ami azt jelzi, hogy a rövidzárlati áram a hiba pillanatában a pufferkondenzátor külső érintkezőin folyik át, anélkül, hogy átfolyna a pufferkondenzátor belső kapacitásán. Ez alapján megállapítható, hogy a pufferkondenzátor külső érintkezői között a hiba pillanatában rövidzárlati jelenség áll fenn;
A C2 fázisinverter alkatrészének tartókondenzátora megsérült és deformálódott, ami azt jelzi, hogy rövid ideig tartó nagy áramkisülés következett be, és a rövid idő alatt felhalmozódott túlzott hő a tartókondenzátor héjának deformálódásához vezetett;
A C2 fázisú IGBT burkolata enyhén sérült, ami azt jelzi, hogy a rövidzárlati energia nem szabadult fel nagy mennyiségben az IGBT modulon belül;
② A megszakító hibainformációiból megállapítható, hogy:
A hiba során a transzformátor bemeneti oldalán túláram keletkezett, ami miatt a megszakító kioldott; A vezérlő hardveres védelme jelzi a túlfeszültség előfordulását a belső DC oldalon;
Az egymásra helyezett gyűjtősín és a C2 fázisú IGBT közötti sorkapocs a C-fázisú inverter egységben erősen erodálódott, ami rövidzárlatot jelez, és nagy energiájú kisülés kíséri;
③ A berendezés működése során a belső szélút felkavarása és a hajó rázkódása következtében a szekrényben lévő vezetőképes szennyeződések a hiba előtt átlapolták a C2 fázisú pufferkondenzátor érintkezőit, ami rövidzárlatot eredményezett. a pufferkondenzátor tűi;
A rövidzárlati hiba először az IGBT modul külső részén, a halmozott gyűjtősín mellett jelentkezik. A rövidzárlat után hosszú, több száz milliszekundumos rövidzárlati kisülést okoz, amely ívet generál a pufferkondenzátor érintkezői között. A nagy áram hatására a bejövő megszakító aktívan védi és kiold, a bejövő oldalon pedig leáll az energiabevitel, aminek következtében a pufferkondenzátor érintkezői között áramló energia gyorsan csökken;
Ha a támasztókondenzátor kisülési energiája nem elegendő az ív fenntartásához, az elektromos ív kialszik. Az ívkioltás pillanatában a pufferkondenzátor érintkezői között nagy feszültség keletkezik, ami a C2 fázisú IGBT túlfeszültségének áttörését és áthaladását okozza. A támasztókondenzátor fennmaradó kisülési energiája átfolyik az IGBT modulon, ami a C2 fázisú IGBT túlmelegedését és felrobbanását okozza;
A rendszer huzalozásának fejlesztése után a frekvenciaváltó védelmi intézkedéseit nem tartották be, és a vizsgálat előtt nem végeztek megfelelő ellenőrzéseket és tisztítási munkákat. A vezetőképes szennyeződések bejutottak a frekvenciaváltó belsejébe, és a vezető szennyeződések átlapolták a pozitív és negatív egyenáramú kapcsokat, rövidzárlati ívet alkotva és túlfeszültséget generálva. A túlfeszültség lebontja a pozitív és negatív kapcsok közé párhuzamosan kapcsolt IGBT-t, aminek következtében az IGBT közvetlenül áthalad, és IGBT-károsodást okoz.
(2) A megfelelő frekvenciaváltó okainak elemzése
① A helyszíni szétszerelés kiderült:
A B1 fázisú IGBT súlyosan megsérült, ami azt jelzi, hogy a hibafolyamat során nagy áram folyt át az IGBT modulon, és a felgyülemlett nagy energia rövid időn belül az IGBT felrobbanását és károsodását okozta;
Az A-2 fázisú IGBT meghajtó levált, és nem sérült meg súlyosan a B1 fázishoz képest, ami azt jelzi, hogy az A2 fázisú IGBT-n átáramló energia a hibafolyamat során kisebb volt, mint a B1 fázisú IGBT-é;
A B2 fázisú IGBT szinte sértetlen, de az IGBT belső paraméterei abnormálisak, ami azt jelzi, hogy a hiba során nem áramlik át nagy energia a B2 fázisú IGBT-n;
A hibainformációk elemzéséből:
A vezérlő hardveres védelme jelzi a túlfeszültség előfordulását a belső DC oldalon;
Súlyos égés van a B1 fázisú IGBT belsejében, és a hozzá csatlakoztatott egyenáramú busz kivezetése megolvadt, ami azt jelzi, hogy az IGBT kiégett része a hiba pillanatában van és rövidzárlat lép fel. A rövidzárlati áram rövid időn belül átfolyik az IGBT-n és a buszcsatlakozó terminálon, nagy mennyiségű hőt halmozva fel, és a B1 fázisú IGBT felrobbanását okozza;
A B1 fázisú IGBT robbanás következtében a felső A2 fázisú IGBT illesztőprogram-kártya leesett, ami tovább károsította az A2 fázisú IGBT-t;
Mivel a B2 fázisú IGBT és a B1 fázisú IGBT ugyanazon a halmozott gyűjtősínen keresztül csatlakozik a főáramkörhöz, a B1 fázisú IGBT felrobbant, ami a B2 fázisú IGBT sérülését okozta.
Az elektromos meghajtó berendezés működése során a berendezés belső szélútja és a hajó kilengése a szekrényben lévő vezető szennyeződések átfedését okozza a B1 fázis IGBT DC pozitív és negatív kapcsain, ami rövidzárlatot okoz. A rövidzárlat pillanatában a B1 fázisú IGBT egyenáramú kapcsok között nagy energiájú ív keletkezik, amely megolvasztja a vezető szennyeződéseket, növeli az egyenáramú kapcsok elektromos hézagát, és kioltja az ívet;
A kioltás pillanatában a zárlati pontok között nagy feszültség keletkezik, ami a B1 fázisú IGBT áttörését és áthaladását okozza. Az AC bemeneti oldalon lévő bemeneti energia és a támasztókondenzátorban tárolt energia az IGBT-n keresztül szabadul fel, ami a B1 fázis felrobbanását és károsodását okozza. A robbanás lökéshulláma miatt a közvetlenül felette lévő A2 fázisú IGBT meghajtókártya leesik, így nem tudja szabályozni az A2 fázisú IGBT normál vezetését és leállítását. A kapu az irányítás elvesztésének állapotában van, és a statikus elektromosság bizonyos mértékig felhalmozódik, ami az IGBT vezetését okozza. A DC oldalon fennmaradó energia átfolyik az A2 fázisú IGBT-n, ami megsérül;
A B1 fázisú IGBT egyenáramú kivezetése által generált ívfeszültség interferál a B2 fázisú IGBT egyenáramú kivezetésével a halmozott gyűjtősínen keresztül, ami a B2 fázisú IGBT károsodását okozza.
Hibakezelési intézkedések
A hiba okának elemzése alapján a következő megfelelő korrekciós intézkedéseket kell megtenni:
(1) Cserélje ki a sérült inverter alkatrészeit; Alaposan tisztítsa meg a többi alkatrészt és a fő áramkör alkatrészeit, különösen az IGBT felületét és a kapcsolódó vezetékeket; Húzza meg és ellenőrizze az összes csatlakozót és vezetékkivezetést megerősítés céljából; Végezzen statikus és állapotellenőrzést a helyreállított frekvenciaváltón, és erősítse meg a folyamat statikus bekapcsolt állapotának megfelelően, a megfelelő nyilvántartást vezetve;
(2) Tovább kell vizsgálni és javítani az "Átfogó elektromos meghajtórendszer berendezéseinek védelmére szolgáló építési technológiát", jó munkát végezni az elektromos meghajtó berendezések védelmében és tisztításában, időben felügyelni és aktívan együttműködni a gyártókkal a vezetékek átfogó ellenőrzése érdekében. , az elektromos meghajtó berendezések karbantartása és tisztítása a biztonságos és gördülékeny tesztelés érdekében;
(3) A javítás befejezése után egytengelyes és kéttengelyes különböző üzemállapot-vizsgálatokat végeztek, és a vizsgálati eredmények megfeleltek a vizsgálati vázlat és a vizsgálati könyv követelményeinek.
5. Következtetés
A frekvenciaváltó hibaelhárítása és az áramellátás helyreállítása azt jelzi, hogy a cikkben leírt elemzési módszer és kezelési folyamat helyes.
Az elektromos berendezések napi karbantartása fontos láncszem a normál működésük biztosításához, és minden hanyagság a berendezés meghibásodását okozhatja, ami súlyos következményekkel járhat.