Силові перетворювачі для пропульсивної установки морського судна
Комплект з чотирьох силових електронних перетворювачів загальною потужністю 1,4 МВт, розроблений і виготовлений на кафедрі силової електроніки TWERD, живить чотири гребні гвинти (головний і гіроскоп) науково-дослідного катамарана "Океанограф", побудованого на гдинянській верфі "Nauta S.A." для Інституту океанографії Гданського університету.
Це перші польські частотні перетворювачі, встановлені в головній рушійній установці судна.
Агрегат складається з чотирьох частотних перетворювачів потужністю 2 х 500 кВт і 2 х 200 кВт, які разом з допоміжним обладнанням були розміщені в чотирьох окремих шафах.
Принципова схема силового ланцюга
Два інвертори потужністю 500 кВт живлять кормові головні рушії катамарана, а два інвертори потужністю 200 кВт - носові рушії.
Фотографії збірки шафи
Перше фото було зроблено після того, як схема вже була встановлена на судні, інші - ще в штаб-квартирі компанії.
Зображення кормового та носового рушіїв
Будівництво - монтаж у шафу
Кожен перетворювач вбудований у вентильований корпус із захистом IP54. Температура всередині шафи контролюється термостатом.
На дверцятах шафи розміщені привід головного вимикача, захисний вимикач, місцевий пульт керування, решітки та ручки для входу охолодження. Витяжні вентилятори охолодження розташовані на даху.
Силові та моторні кабелі підводяться до систем через ЕМС-рамки.
Розташування компонентів у шафі 500 кВт
L1,L2,L3 – вхідні шини
1 – роз'єднувач
2 – головний контактор K1
3 – контактор попереднього заряду K2
4 – фільтр радіочастотних перешкод
5,6,7 – LCL фільтр
8 – AcR перетворювач
9 – перетворювач VSD
10 – монтажна панель системи автоматики та захисту
11 – швидкодіючі запобіжники F1,F2,F3
12,13 – підключення системи охолодження
14 – ЕМС рамка для вхідних кабелів
15 – ЕМС рамка для вихідних (моторних) кабелів
16 – ЕМС-рамка для кабелів керування
Конструкція - силовий каскад
Кожна з чотирьох систем складається з двох трифазних дворівневих перетворювачів.
Спрощена принципова схема одного контуру
Між перетворювачами AcR (AC/DC) і VSD (DC/AC) є проміжний ланцюг постійного струму (4). Через LCL-фільтр (1) мережева напруга передається на мережевий перетворювач. Зарядка ланцюга постійного струму здійснюється за допомогою обмежувального випрямляча (6). Перед подачею напруги на силовий ланцюг необхідно подати напругу на ланцюг попереднього заряду, увімкнувши К2. Після встановлення постійної напруги система керування вмикає K1, а K2 вимикається. Контролер (9) керує роботою всієї установки, забезпечує зв'язок з навколишнім середовищем за допомогою сигналів вводу/виводу і локальної панелі (10).
Кожна з систем потужністю 200 кВт міститься в одному окремому силовому блоці, тоді як кожна з систем потужністю 500 кВт складається з двох блоків, з'єднаних шинами постійного струму. Безпосередньо на шасі розташовані ланцюги попереднього заряду конденсаторних батарей, контролер активної частини випрямляча AcR, контролер частини VSD і головний контролер. Головний контролер керує роботою всього блоку, забезпечує зв'язок з навколишнім середовищем за допомогою сигналів вводу/виводу і локальної панелі.
В якості ключів використовуються паралельно з'єднані IGBT-транзистори. Вони розміщені на радіаторі з рідинним охолодженням. Безпосередньо над транзисторами розташовані конденсатори проміжного контуру.
Вхідний каскад реалізовано у вигляді транзисторного активного випрямляча. Таке рішення забезпечує споживання синусоїдального струму від мережі.
Вимірювання струму здійснюється за допомогою датчиків Холла. Зв'язок з головним контролером відбувається через оптоволоконний канал.
Взаємодія з системою керування Schottel
Взаємодія з системою PMS
Кожен із чотирьох приводів індивідуально взаємодіє з судновою системою управління живленням (PMS), розробленою компанією Praxis Automation Technology B.V.. Ця система визначає розподіл потужності для відповідного інвертора.
Технічні дані:
Загальна номінальна потужність установки: 1,4 МВТ
Напруга живлення: 400 В, 50 Гц
Номінальний вихідний струм:
200 кВт перетворювачі: 350 A
перетворювачі 500 кВт: 870 A
Охолодження:
Силові блоки: охолоджуюча рідина
Шафа: дахові вентилятори
Габарити:
Чотири шафи, кожна з розмірами: 1800 x 2090 x 570 мм.
Провідний конструктор: Ярослав Заленський
