佳靈馬耳他干船塢60Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波電源技術(shù)方案
一、 概述
1、 馬耳他干船塢項(xiàng)目清單原設(shè)計(jì)，即是發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)用于該港口船塢電源50Hz頻率至船舶60Hz頻率的轉(zhuǎn)變控制。現(xiàn)在船上可需電源為440V/50Hz，440V/60 Hz，690V/60Hz三種，其中440V/60Hz的電源可以直接通過一臺(tái)普通電力變壓器獲得。而440V/50Hz電源和690V/60Hz電源由于該地區(qū)（馬耳他電網(wǎng)）電源頻率不同只能通過其它方式獲得。
2、 根據(jù)提供的“馬耳他項(xiàng)目清單”要求，440V/60Hz的電源和690V/60Hz電源準(zhǔn)備采用6.6KV/50Hz的電源通過變頻器帶動(dòng)電機(jī)；經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)耦合，由發(fā)電機(jī)發(fā)出440V/60Hz，690V/60Hz的性能穩(wěn)定，控制精度高的標(biāo)準(zhǔn)60Hz電源供干船塢用。
3、 馬耳他項(xiàng)目提供的技術(shù)數(shù)據(jù)：
l 船塢電壓：3相6.6KV/50Hz
l 兩組變頻器拖動(dòng)系統(tǒng)：6.6KV/50Hz/450KW×2套
l 一組變頻器拖動(dòng)系統(tǒng)：6.6KV/50Hz/800KW×1套
l 兩組變頻器拖動(dòng)每臺(tái)發(fā)電機(jī)額定輸出電壓：440V/AC
l 一組變頻器拖動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定輸出電壓：690V/AC
l 發(fā)電機(jī)接法：星型
l 兩組系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率：450KVA（功率因數(shù)為0.8～1.0時(shí)）
l 兩組變頻器拖動(dòng)每臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出電壓：440V±1.0%
l 發(fā)電機(jī)輸出頻率：60Hz±2.5%
l 電動(dòng)機(jī)形式：同步或異步
l 電動(dòng)機(jī)電源：3相6.6KV/50Hz
l 發(fā)電機(jī)冷卻方式：全封閉風(fēng)冷
l 電動(dòng)機(jī)冷卻方式：全封閉風(fēng)冷
l 變頻器存放：房間內(nèi)
l 發(fā)電機(jī)的保護(hù)：有一組MCCB（當(dāng)短路故障和過載時(shí)，起保護(hù)作用）
l 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)：F級(jí)或同等級(jí)別
l 發(fā)電機(jī)適應(yīng)溫度范圍：10～40℃
l 發(fā)電機(jī)適應(yīng)濕度：90%
4、 采用變頻器拖動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，方案可行性存在的問題：中間環(huán)節(jié)的設(shè)備太多，維護(hù)維修費(fèi)用高，占場(chǎng)地及基建的投資高，噪聲大。建議選用正弦波電源KA3型，進(jìn)行頻率的直接轉(zhuǎn)換供電。與變頻器拖動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電相比，采用該項(xiàng)技術(shù)占場(chǎng)地面積小，安裝容易，維護(hù)成本低，控制簡(jiǎn)單，噪聲小，效率高達(dá)95%以上，具有很高的性價(jià)比。
二、 成都佳靈公司正弦波電源產(chǎn)品應(yīng)用簡(jiǎn)介
中國(guó)四川成都市佳靈電氣制造公司的正弦波電源系列產(chǎn)品使用范圍非常廣泛，應(yīng)用在各種環(huán)境的典范很多。
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序號(hào) |
用戶單位 |
型號(hào)規(guī)格 |
頻率 |
數(shù)量 |
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1 |
朝鮮人民民主共和國(guó) |
KA－15KVA
KA－5KVA |
60Hz/50Hz
60Hz/50Hz |
1臺(tái)
2臺(tái) |
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2 |
中國(guó)西南航空公司西安飛機(jī)制造廠（飛機(jī)用） |
KA－90KVA |
50Hz |
1臺(tái) |
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3 |
勝利油田 |
3000KVA變頻電源 |
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1臺(tái) |
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4 |
中國(guó)船舶總公司712所國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室 |
10000KVA電源
200KW電源（潛艇用） |
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1臺(tái)
2臺(tái) |
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5 |
中國(guó)船舶總公司江南造船廠（航空母艦用） |
KA－4×400KVA/60Hz電源 |
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4臺(tái) |
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6 |
廣漢飛行學(xué)院 |
KA－30KVA |
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1臺(tái) |
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7 |
中船總公司724所 |
KA－37KVA |
50Hz/400V |
1臺(tái) |
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8 |
建川機(jī)械廠 |
KA－15KVA |
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1臺(tái) |
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9 |
成都飛機(jī)公司（航空用） |
KA－15KVA |
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1臺(tái) |
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10 |
國(guó)光電子管廠 |
KA－15KVA |
50Hz/400Hz |
1臺(tái) |
三、440V/60Hz、690V/60Hz電源電氣技術(shù)方案
1、電氣設(shè)計(jì)
根據(jù)干船塢的實(shí)際情況，特別是電源功率較大，建議采用高性能、高可靠的節(jié)能型的KA3型電源方案，即用6.6KV/50Hz的電網(wǎng)電壓經(jīng)高壓降壓變壓器輸出三組Δ接法的電源280V，356V兩套裝置，（注：因440V/60Hz電源兩套設(shè)計(jì)完全一樣，這里介紹其中1套）分別提供各相逆變電源，三相之間互相獨(dú)立，在負(fù)載不平衡時(shí)，不受干擾，自適應(yīng)調(diào)整各相電壓，對(duì)電網(wǎng)無污染。EMC指標(biāo)良好，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。下面詳述本方案KA3型電源方案。
參見圖（1）KA3型電源（440V/60Hz、690V/60Hz）主電路原理圖，采用AC－DC－AC的三級(jí)變頻變壓方式，將6.6KV／50Hz降壓成三組280V、356V交流電壓分別整流和濾波得到400V、510V直流電壓，再經(jīng)各三組IGBT組成的H橋逆變和電壓疊加，電抗器L和電容C濾波，輸出440V／60Hz、690V/60Hz正弦波交流電源（兩套不同輸電裝置）。
2、技術(shù)上的先進(jìn)性
2.1、高可靠性、高精度、高速度的智能控制方式，由CPU完成波形生成。脈沖分配，調(diào)制運(yùn)算、保護(hù)診斷，通訊網(wǎng)絡(luò)的智能處理，準(zhǔn)確地完成負(fù)載變量的檢測(cè)和執(zhí)行外部指令。
2.2、電壓、頻率的閉環(huán)反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制，確保系統(tǒng)的高性能。
2.3、采用IGBT作為主回路開關(guān)器件。PWM控制方式提供較高的開關(guān)頻率，以減少負(fù)載電流的脈動(dòng)，符合國(guó)際上大功率器件的發(fā)展方向。
2.4、智能全數(shù)字化控制方法符合國(guó)際變頻控制器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，控制的柔性和可靠性被大大提高，可以根據(jù)負(fù)載需要隨時(shí)自適應(yīng)變更控制參數(shù)，應(yīng)用最新的現(xiàn)代控制理論研究結(jié)果，因此具有深遠(yuǎn)的意義。
2.5、PWM輸出波形生成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的功率輸出，大大減少了輸出電壓dv/dt脈動(dòng)對(duì)濾波電路的沖擊，減少了濾波電抗器的諧波損耗，增大了本機(jī)效率，使得裝置體積小，重量輕，并且EMI問題比其它大功率逆變器較不嚴(yán)重，與大功率逆變技術(shù)的要求相適應(yīng)。
2.6、高精度的頻率、電壓穩(wěn)定技術(shù)
頻率發(fā)生采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，固定時(shí)鐘頻率16MHz對(duì)頻率的自診斷并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自修正，確保輸出頻率的穩(wěn)定精度要求。
應(yīng)用成熟的高頻開關(guān)電源技術(shù)，對(duì)電壓進(jìn)行反饋，使輸出電壓高度穩(wěn)定，瞬態(tài)響應(yīng)快。
2.7、在系統(tǒng)控制電路中，PWM脈沖分配，單元狀態(tài)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)，通訊控制均采用單片機(jī)和大規(guī)模數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是技術(shù)含量高，硬件電路柔性高，減小了電路板的尺寸，可靠性好，保密性好，符合微機(jī)管理電路技術(shù)的發(fā)展方向。
2.8、功率單元模塊設(shè)計(jì)技術(shù)
每個(gè)單元結(jié)構(gòu)完全一致，可以互換，這種設(shè)計(jì)方法使單元的測(cè)試、安裝及系統(tǒng)的維護(hù)變得相當(dāng)簡(jiǎn)單易行。
2.9、開關(guān)電源技術(shù)
全部控制電路的電源采用開關(guān)電源，穩(wěn)定性好，可靠性高，具有過熱、過流、短路自保護(hù)。
2.10、IGBT智能驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用
IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用佳靈公司自行研制的帶有軟關(guān)斷和智能化，適合各國(guó)IGBT的驅(qū)動(dòng)，它內(nèi)帶各路IGBT的隔離驅(qū)動(dòng)電源，并對(duì)每個(gè)橋臂分別驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了單元控制板的電源設(shè)計(jì)。
2.11、功率母線、母板連接技術(shù)
功率單元主回路設(shè)計(jì)中應(yīng)用了佳靈公司多年來在變頻設(shè)計(jì)中的成功經(jīng)驗(yàn)和容性母板專利技術(shù)，提高了功率母線浪涌吸收能力，提高了主回路的可靠性。
2.12、完善的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù)功能
系統(tǒng)監(jiān)測(cè)部分檢測(cè)系統(tǒng)電壓、電流、頻率、散熱以及單元模塊工作狀態(tài)，通過返回系統(tǒng)的數(shù)字化編碼信息，CPU對(duì)此作出快速中斷程序工作，并給出報(bào)警信號(hào)和字符提示。
2.13、用戶界面設(shè)計(jì)適合普通技術(shù)人員掌握
鍵盤操作簡(jiǎn)單易學(xué)，一般技術(shù)人員只需5分鐘學(xué)習(xí)即可自行操作，數(shù)字代碼顯示清楚直觀。
3、電源性能指標(biāo)
（1）、輸入電壓：6.6KV/AC（＋10％～－15％）
（2）、輸入相數(shù)：三相
（3）、輸入頻率：50Hz/60Hz
（4）、輸出功率（容量）：480KVA、960KVA
（5）、輸出額定電流：630A、800A
（6）、輸出電壓：三相440V±3％、690V±3％（三相四線制）
（7）、輸出頻率：60Hz±0.5%
（8）、輸出電壓波形:正弦波,波峰系數(shù)1.41±0.15
（9）、總諧波含量：＜5％
（10）、過載能力：150％額定電流1分鐘保護(hù)
（11）、輸出電壓不平衡度：三相線電壓最大≤10V
（12）、重量：（不包括變壓器）2000Kg
（13）、效率：95%
其它參數(shù)性能指標(biāo)符合GJB181-86標(biāo)準(zhǔn).
四、設(shè)備報(bào)價(jià)
|
型號(hào) |
數(shù)量 |
單價(jià)（萬元） |
備注 |
|
JP6C-KA4-450KVA |
2臺(tái) |
155 |
該系統(tǒng)設(shè)備配置總造價(jià)為658萬元人民幣 |
|
JP6C-KA4-800KVA |
1臺(tái) |
300 | |
|
隔離變壓器（450KVA） |
2臺(tái) |
22 | |
|
隔離變壓器（800KVA） |
1臺(tái) |
25 |
設(shè)備規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高=1500×900×2200（mm）1臺(tái)
長(zhǎng)×寬×高=1200×900×2200（mm）2臺(tái)
成都市佳靈電氣制造公司
技術(shù)開發(fā)部
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