一種絞吸式挖泥船用多相變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及絞吸式挖泥船泥漿栗、水下栗、推進(jìn)及鉸刀電機(jī)用變流器，具體為一種絞吸式挖泥船用多相變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]絞吸挖泥船作為專業(yè)疏浚工具被廣泛應(yīng)用于港口、航道疏浚及吹填工程，它是利用船體橋架前端旋轉(zhuǎn)的絞刀裝置，將河(海)底泥沙進(jìn)行切割和攪動，再經(jīng)吸泥管將絞起的泥沙物料，借助強(qiáng)大的栗力，輸送到6公里左右或者更遠(yuǎn)的區(qū)域，它的挖泥、運(yùn)泥、卸泥等工作過程，可以一次連續(xù)完成，是一種良好的施工機(jī)械。絞吸挖泥船的施工設(shè)備及驅(qū)動系統(tǒng)主要是水下泥栗和絞刀。水下泥栗的主要驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、柴油機(jī)直接驅(qū)動、電軸驅(qū)動和變頻電力驅(qū)動。采用電力變頻驅(qū)動有如下優(yōu)點(diǎn):其一效率較之液壓系統(tǒng)大幅提高，可達(dá)85%左右;其二采用電動機(jī)驅(qū)動，系統(tǒng)安全可靠;其三泥栗的啟動、調(diào)速通過控制變流器完成，方便靈活;其四變頻電力驅(qū)動的電站為全船共用電站，并非像電軸那樣為獨(dú)立的電站;其五變頻電力驅(qū)動的調(diào)速范圍遠(yuǎn)比電軸驅(qū)動要大，理論上可以做到O?100%轉(zhuǎn)速恒扭矩，而電軸只是在85%?100%轉(zhuǎn)速范圍可以做到恒扭矩。但由于橋架電機(jī)和橫移電機(jī)功率一般只有幾百個kW，常采用690V系統(tǒng)；而泥栗電機(jī)、鉸刀電機(jī)一般在幾兆瓦，常采用2800V系統(tǒng)，這樣絞吸式挖泥船電力系統(tǒng)需要多種型號的發(fā)電機(jī)、移相變壓器和各類開關(guān)等，造成組網(wǎng)、維護(hù)等諸多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有絞吸式挖泥船的變頻電力驅(qū)動系統(tǒng)電壓等級多、設(shè)備維護(hù)成本高、低速轉(zhuǎn)矩脈動大、噪音大、變流器冗余功能差等缺點(diǎn)，提供了一種絞吸式挖泥船用多相變流器供水下栗電機(jī)和鉸刀電機(jī)使用。
[0004]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種絞吸式挖泥船用多相變流器，包括整流電路、預(yù)充電電路、續(xù)流電路、濾波電路、制動電路、放電電路、逆變電路和檢測電路；
預(yù)充電電路包括第一接觸器KMl，第一接觸器KMl的觸點(diǎn)的左端和整流電路的正輸出端連接，并和第二接觸器KM2的左端連接，第二接觸器KM2的右端和二極管Dl的陽極連接，二極管Dl的陰極通過第一電阻Rl和第一接觸器KMl的觸點(diǎn)的右端連接；
續(xù)流電路包括續(xù)流電阻R2和續(xù)流二極管D2;續(xù)流二極管D2的陽極和整流電路的負(fù)輸出端連接，續(xù)流二極管D2的陰極通過續(xù)流電阻R2和第一接觸器KMl的觸點(diǎn)的右端連接；
濾波電路包括濾波電感L、第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2;濾波電感L的左端與第一接觸器KMl的觸點(diǎn)的右端連接，第一濾波電容Cl的一端和濾波電感L的右端連接，第一濾波電容Cl的另一端與整流電路的負(fù)輸出端連接，第二濾波電容C2的一端和濾波電感L的右端連接，第二濾波電容C2的另一端與整流電路的負(fù)輸出端連接；
制動電路包括第一制動IGBT1、第二制動IGBT2、制動電阻Re、熔斷器QF、緩沖電容C3;第一制動IGBTl的集電極與濾波電感L的右端連接，第一制動IGBTl的柵極和第一制動IGBTl的發(fā)射極連接，第一制動IGBTI的發(fā)射極和第二制動IGBT2的集電極連接，第二制動IGBT2的發(fā)射極和整流電路的負(fù)輸出端連接，制動電阻Re的左端和濾波電感L的右端連接，制動電阻Re的右端和熔斷器QF的一端連接，熔斷器QF的另一端和第一制動IGBTl的柵極連接，緩沖電容C3的一端和濾波電感L的右端連接，緩沖電容C3的另一端和整流電路的負(fù)輸出端連接；
放電電路包括第三接觸器KM3和第三電阻R3;第三接觸器KM3的觸點(diǎn)的一端和濾波電感L的右端連接，第三接觸器KM3的觸點(diǎn)的另一端通過第三電阻R3和整流電路的負(fù)輸出端連接；
逆變電路包括第一 IPM模塊T1、第二 IPM模塊T2、第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5、第六IPM模塊T6、第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組;第一 IPM模塊Tl、第二 IPM模塊T2、第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5、第六IPM模塊T6的正輸入端都和濾波電感L的右端連接，第一 IPM模塊Tl、第二 IPM模塊T2、第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5、第六IPM模塊T6的負(fù)輸入端都和整流電路的負(fù)輸出端連接，第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組都由兩個電容并聯(lián)構(gòu)成，第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組的一端都和濾波電感L的右端連接，第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組的另一端都和整流電路的負(fù)輸出端連接，第一吸收電容組連接在第一IPM模塊Tl和第二IPM模塊T2之間，第二吸收電容組連接在第二 IPM模塊T2和第三IPM模塊T3之間，第三吸收電容組連接在第三IPM模塊T3和第四IPM模塊T4之間，第四吸收電容組連接在第四IPM模塊T4和第五IPM模塊T5之間，第五吸收電容組連接在第五IPM模塊T5和第六IPM模塊T6之間，第六吸收電容組連接在第六IPM模塊T6和第三接觸器KM3的觸點(diǎn)之間，第一IPM模塊Tl、第二IPM模塊T2和第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5、第六IPM模塊T6的輸出端作為變流器的六相輸出端。
[0005]使用時，整流電路前端的移相變壓器輸入端連接柴油發(fā)電機(jī)組，整流電路的輸入端和移相變壓器的輸出端連接，變流器中的第一 IPM模塊、第二 IPM模塊、第三IPM模塊、第四IPM模塊、第五IPM模塊和第六IPM模塊的輸出端和推進(jìn)電機(jī)連接，第一 IPM模塊、第二 IPM模塊、第三IPM模塊、第四IPM模塊、第五IPM模塊和第六IPM模塊的開關(guān)信號輸入端和控制單元驅(qū)動信號輸出端連接，變流器中第一接觸器KMl的線圈和控制單元的輸出端連接，第二接觸器KM2的線圈和控制單元的輸出端連接，第二制動IGBT2的控制端和控制單元連接，電機(jī)通過軸系與水下栗或者鉸刀連接;變流器的工作原理如下:柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出三相交流電，所發(fā)出的三相交流電通過移相變壓器進(jìn)入整流電路進(jìn)行整流，整流后的直流電通過濾波電路進(jìn)行濾波，濾波后的直流電通過逆變電路進(jìn)行逆變，逆變后的三相交流電提供給推進(jìn)電機(jī)，推進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動螺旋槳，螺旋槳由此推動內(nèi)河運(yùn)輸船航行;在此過程中，預(yù)充電電路的作用如下:控制單元檢測到啟動信號且檢測第一濾波電容Cl的電壓低于設(shè)定值時，控制單元輸出電壓給第二接觸器KM2的線圈，第二接觸器KM2的觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2主觸頭閉合，整流后的直流電壓依次經(jīng)二極管Dl、第一電阻Rl向第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2逐漸充電，由此防止第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2產(chǎn)生過大充電電流，進(jìn)而保護(hù)濾波電路，當(dāng)?shù)谝粸V波電容Cl和第二濾波電容C2的電壓達(dá)到設(shè)定值時，控制單元不輸出電壓到第二接觸器KM2的線圈，第二接觸器KM2的觸點(diǎn)斷開，同時輸出電壓給第一接觸器KMl的線圈，第一接觸器KMl的觸點(diǎn)閉合，整流后的直流電壓通過濾波電路進(jìn)行濾波;續(xù)流電路的作用如下:當(dāng)變流器故障停機(jī)，但電機(jī)仍然旋轉(zhuǎn)，電容C上的能量通過續(xù)流二極管D2、續(xù)流電阻R2和濾波電感L形成回路釋放;制動電路的作用如下:當(dāng)濾波后的直流電壓因內(nèi)河運(yùn)輸船減速或其它情況而過高時，控制單元給第二制動IGBT2控制信號，第二制動IGBT2導(dǎo)通，濾波后的直流電壓釋放在制動電阻Re上，由此保護(hù)濾波電路和逆變電路，緩沖電容C3用于抑制第二制動IGBT2兩端的正反向浪涌電壓，熔斷器QF用于第二制動IGBT2的過流保護(hù)，放電電路的作用如下:當(dāng)對系統(tǒng)進(jìn)行檢修時，220V電源斷開，第三接觸器KM3的線圈沒有電壓，第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2上存儲的直流電壓通過第三接觸器KM3的常閉觸點(diǎn)釋放在第三電阻R3上，由此防止第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2上存儲的直流電壓傷害檢修人員，當(dāng)變流器工作時，2 20V電源加在第三接觸器KM3的線圈上，第三接觸器KM3的常閉觸點(diǎn)斷開，第三電阻R3從電路中切除，不起作用，逆變電路中的第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組的作用如下:當(dāng)?shù)谝籌PM模塊Tl、第二 IPM模塊T2、第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5和第六IPM模塊T6導(dǎo)通或關(guān)斷時，第一吸收電容組、第二吸收電容組、第三吸收電容組、第四吸收電容組、第五吸收電容組和第六吸收電容組能夠吸收逆變電路中的尖峰過電壓，由此防止第一IPM模塊Tl、第二 IPM模塊T2、第三IPM模塊T3、第四IPM模塊T4、第五IPM模塊T5和第六IPM模塊T6被擊穿，進(jìn)而保護(hù)逆變電路。
[0006]上述的控制單元的原理本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所描述的工作過程是容易實(shí)現(xiàn)的。
[0007]基于上述過程，與傳統(tǒng)三相電機(jī)驅(qū)動相比，多相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)低壓大功率外，還具有可靠性高等許多突出的優(yōu)點(diǎn)，同時可以在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的空間諧波引起的結(jié)構(gòu)噪音、變換器功率等級、時間諧波引起振動、缺相運(yùn)行時的生存能力等問題獲得改善。綜上所述，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有絞吸式挖泥船的變頻電力驅(qū)動系統(tǒng)電壓等級多、設(shè)備維護(hù)成本高、低速轉(zhuǎn)矩脈動大、噪音大、變流器冗余功能差等缺點(diǎn)。
[0008]上述的一種絞吸式挖泥船用多相變流器，還包括檢測電路，檢測電路包括霍爾電壓傳感器SVl、第一霍爾電流傳感器SCl、第二霍爾電流傳感器SC2，第三霍爾電流傳感器SC3、第四霍爾電流傳感器SC4，第五霍爾電流傳感器SC5、第六霍爾電流傳感器SC6，霍爾電壓傳感器SVl的正輸入端和濾波電感L的右端連接，霍爾電壓傳感器SVl的負(fù)輸入端與整流電路的負(fù)輸出端連接，第一霍爾電流傳感器SC I串接于第一 I PM模塊TI的輸出端，第二霍爾電流傳感器SC2串接于第二 IPM模塊T2的輸出端，第三霍爾電流傳感器SC3串接于第三IPM模塊T3的輸出端、第四霍爾電流傳感器SC4串接于第四IPM模塊T4的輸出端，第五霍爾電流傳感器SC5串接于第五IPM模塊T5的輸出端、第六霍爾電流傳感器SC6串接于第六IPM模塊T6的輸出端;檢測電路的作用如下:霍爾電壓傳感器SVl實(shí)時檢測逆變電路的直流輸入電壓(SP濾波后的直流電壓)，以供矢量控制計算和過壓保護(hù)使用，第一霍爾電流傳感器SC1、第二霍爾電流傳感器SC2、第三霍爾電流傳感器SC3、第四霍爾電流傳感器SC4，第五霍爾電流傳感器SC5、第六霍爾電流傳感器SC6實(shí)時檢測逆變電路的第六相輸出電流，以供矢量控制計算、冗余控制和過流保護(hù)使用。
[0009]本