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7,3 主電氣傳動系統(tǒng)7,3 1 從20世紀(jì)80.90年代以來。隨著電力半導(dǎo)體器件及微電子器件、特別是計算機(jī)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展.再加上現(xiàn)代控制理論向電氣傳動領(lǐng)域的滲透 使得在原來直流傳動系統(tǒng)占主導(dǎo)地位的高精度力矩控制和高精度定位控制的電氣傳動應(yīng)用場合，逐步地被高性能交流變頻傳動系統(tǒng)所取代 針對升船機(jī)主傳動系統(tǒng)高精度力矩控制和高精度定位控制的技術(shù)特點，同時考慮交流變頻傳動裝置技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,原本采用其他類型的電氣傳動系統(tǒng)均改為交流變頻傳動.如巖灘升船機(jī).水口升船機(jī)和隔河巖一級升船機(jī)均采用直流傳動，隔河巖第二級升船機(jī)則改為采用交流變頻傳動。此外,之后新建的高壩洲,彭水和三峽等升船機(jī)工程均采用了交流變頻傳動 交流變頻調(diào)速裝置的功率部分有交,直。交和交,交兩種變頻結(jié)構(gòu)。交,交變頻技術(shù)多用于電動機(jī)功率大于2MW的場合。對于單電動機(jī)功率不大于500kW的升船機(jī),傳動變頻裝置一般采用交,直 交變頻。7,3。2，一臺主驅(qū)動電動機(jī)配置1套交流變頻傳動裝置稱之為。一對一，連接方式、共用直流母線,連接方式是指由1套或2套冗余配置的整流.回饋單元通過共用直流母線給多組。逆變器。電動機(jī) 單元供電的接線，這兩種方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上各有優(yōu)勢 對允許故障停機(jī)時間較長的升船機(jī)或單電動機(jī)容量較小的多電動機(jī)驅(qū)動升船機(jī),可優(yōu)先考慮共用直流母線方案.反之則應(yīng)采用可靠性較高的,一對一，連接方案.7、3。3.承船廂運(yùn)行是典型的位勢性負(fù)載、升船機(jī)運(yùn)行中,承船廂的誤載水深不同 每次運(yùn)行的負(fù)荷性質(zhì)也不相同,常會使驅(qū)動系統(tǒng)在制動狀態(tài)下運(yùn)行.因此,要求交流變頻傳動系統(tǒng)能在其機(jī)械特性的四個象限內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行.變頻調(diào)速傳動裝置的制動運(yùn)行方式有能耗制動和再生制動兩種 兩種制動方式的選擇應(yīng)根據(jù)承船廂可能的制動運(yùn)行時間，傳動系統(tǒng)的布置條件,以及供電電網(wǎng)的容量、可靠性等的比較來確定.但在電源容量較小的情況下、電壓的波動會使逆變失敗，不能把再生能量回饋到電網(wǎng).導(dǎo)致承船廂被拖著自由下滑或上沖,只能通過機(jī)械上閘來緊急制動、從而對承船廂驅(qū)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生很大沖擊危害,因此 對于供電電源取自容量小。可靠性較差的電網(wǎng)時.升船機(jī)可采用電阻能耗制動方式、7 3,4.三相交流異步電動機(jī)的變頻變壓控制技術(shù)的種類繁多，目前技術(shù)成熟并有定型產(chǎn)品支持的變頻變壓控制技術(shù)主要有,V、F標(biāo)量控制 帶或不帶速度反饋的定子電流磁場定向矢量控制 帶或不帶速度反饋的直接轉(zhuǎn)矩控制等多種技術(shù)方案.由于升船機(jī)承船廂為多機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動，要求系統(tǒng)具有高性能的協(xié)調(diào)控制.高精度隨機(jī)的.點對點，定位控制和起升。零速滿轉(zhuǎn)矩，控制功能。以及調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度要求高等特點、因此，變頻變壓控制應(yīng)在帶有速度反饋的定子電流磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩個技術(shù)方案中選擇.7 3,5,為減少升船機(jī)的誤載水深和升船機(jī)每航次通航運(yùn)行時間 承船廂到達(dá)目標(biāo)位置停止運(yùn)行后。其標(biāo)準(zhǔn)水位面與水庫或航道水面的高差通常要求小于、3cm 即要求控制系統(tǒng)能使升船機(jī)準(zhǔn)確停位,為此.主電氣傳動控制系統(tǒng)應(yīng)采用，點對點 的位置閉環(huán)控制系統(tǒng) 通常采用的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式有 位置 單環(huán)。位置 速度.雙環(huán)。位置,速度、轉(zhuǎn)矩,三環(huán)等三種，其中.三環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，具有當(dāng)轉(zhuǎn)速環(huán)和轉(zhuǎn)矩環(huán)內(nèi)部某些環(huán)節(jié)的參數(shù)發(fā)生變化或受到干擾時 轉(zhuǎn)矩。電流 反饋和速度反饋能對它們起到很好的抑制作用，使得位置環(huán)的動態(tài)誤差較小、且有限幅保護(hù)作用.位置閉環(huán)方式可采用位置反饋信號為承船廂實際位置檢測信號的全閉環(huán)方式，或位置反饋信號為驅(qū)動電動機(jī)非傳動軸端電動機(jī)轉(zhuǎn)角位置信號的半閉環(huán)方式,目前國內(nèi)已建升船機(jī)的位置閉環(huán)均采用半閉環(huán)方式、目前,國內(nèi)垂直升船機(jī)承船廂都采用帶機(jī)械同步軸的多機(jī)構(gòu)分散同步驅(qū)動 分散的驅(qū)動機(jī)構(gòu)經(jīng)由剛性同步軸連接、實現(xiàn)多機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動的目的 在多電動機(jī)、機(jī)械同步。出力均衡。同步傳動控制方面積累有豐富的經(jīng)驗 機(jī)械同步、出力均衡，控制也有兩個方案可選,經(jīng)轉(zhuǎn)矩環(huán)出力均衡的主從同步，和.經(jīng)速度環(huán)出力均衡的主從同步.經(jīng)轉(zhuǎn)矩環(huán)出力均衡的主從同步，的結(jié)構(gòu)比較簡單,可用于斜面升船機(jī)或以貨運(yùn)為主的垂直升船機(jī)，經(jīng)速度環(huán)出力均衡的主從同步、的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜.但性能更為優(yōu)越、適用于要求較高的以客運(yùn)為主的升船機(jī).7.3.6.狀態(tài)信息包括正常狀態(tài)和故障狀態(tài)兩種、當(dāng)狀態(tài)信息超過設(shè)計界限時 系統(tǒng)應(yīng)做出相應(yīng)的安全保護(hù)反應(yīng) 7、3，7，升船機(jī)承船廂升降運(yùn)行是一種多電動機(jī)同步傳動的應(yīng)用 需要同步起動,制動控制、出力均衡控制。準(zhǔn)確停位控制 冗余熱備及主從切換控制,故障聯(lián)鎖保護(hù)等諸多協(xié)調(diào)控制的功能，系統(tǒng)各驅(qū)動單元除本身需配置專用控制器進(jìn)行各自的傳動控制之外,尚需設(shè)置1套傳動協(xié)調(diào)控制站對主電氣傳動系統(tǒng)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輔助設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制、傳動協(xié)調(diào)控制站接受和執(zhí)行升船機(jī)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制命令 采集和上送執(zhí)行結(jié)果信息、對主電氣傳動系統(tǒng)發(fā)送控制命令 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和聯(lián)鎖保護(hù)。以及檢測信號的信息交換 對驅(qū)動機(jī)構(gòu)的輔助設(shè)備，如 制動器系統(tǒng)。潤滑系統(tǒng)等.進(jìn)行控制.傳動協(xié)調(diào)控制站與主電氣傳動系統(tǒng)之間通常采用MB，profibus，DP等工業(yè)以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線進(jìn)行連接 不同現(xiàn)場總線的采用與產(chǎn)品的選型密切相關(guān)、因此，本條未對采用何種現(xiàn)場總線做出規(guī)定,7，3。8。本條結(jié)合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和升船機(jī)運(yùn)行要求,對主傳動系統(tǒng)和傳動協(xié)調(diào)控制站的運(yùn)行控制方式做出了規(guī)定 7。3.9，本條對承船廂主電氣傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵功能做出了規(guī)定，其中，任一傳動裝置故障退出無擾動繼續(xù)運(yùn)行,的功能應(yīng)根據(jù)不同升船機(jī)對承船廂驅(qū)動系統(tǒng)故障運(yùn)行工況的規(guī)定來設(shè)置.對于客運(yùn)升船機(jī)應(yīng)設(shè)置這一功能，7.3。10.本條規(guī)定的這些保護(hù)項目均是為升船機(jī)安全可靠運(yùn)行而設(shè)置的。7 3.11,交流變頻調(diào)速裝置的允許過載時間一般只有1min、這一過載能力僅僅對電動機(jī)啟動過程是有作用的，而針對升船機(jī)主驅(qū)動電機(jī)的.短時間過載,升降運(yùn)行工況而言、主電氣傳動系統(tǒng)的交流變頻調(diào)速裝置是不具備完成升船機(jī)一次升降過載運(yùn)行能力的.因此要求交流變頻裝置參數(shù)應(yīng)按照配套的電動機(jī)功率和運(yùn)行要求進(jìn)行選擇，7,3,12,垂直和斜面升船機(jī)的系統(tǒng)性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)具體工程的實際要求確定,但不能低于本條所提出的技術(shù)參數(shù)。7，3,14，承船廂驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)有多臺主驅(qū)動電動機(jī)、并由機(jī)械同步軸剛性連接。提供了當(dāng)個別電動機(jī)因故障退出工作時 允許升船機(jī)繼續(xù)短時運(yùn)行的可能 對水運(yùn)交通十分繁忙河流上的升船機(jī)、允許升船機(jī)短時持續(xù)運(yùn)行的能力是十分必要的,因此，電動機(jī)功率選取應(yīng)充分考慮驅(qū)動機(jī)構(gòu)事故工況下運(yùn)行的要求、承船廂水體的冷凝作用會使承船廂上設(shè)備機(jī)房內(nèi)的濕度非常大.承船廂上的機(jī)房內(nèi)壁經(jīng)常會出現(xiàn)冷凝水。珠。因此、當(dāng)電氣設(shè)備置于承船廂上時,其外殼的IP防護(hù)等級應(yīng)按室外布置考慮。即不得低于IP54、