[实用新型]船用绞车变频驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于控制电动传动调速装置的设备，属于船用绞车、锚机、吊机等甲板设备的动力驱动系统，可以实现全速度范围的平稳无极调速。可以广泛应用于船舶甲板机械的驱动，尤其适用于要求多个甲板动力设备协同工作的工程船舶驱动领域。

背景技术

船用绞车等甲板机械的传动装置可以分为两类：液压传动和电力传动。液压传动的优点是控制性能好和绞车可无级调速操作，主要缺点是工作效率低和需要大量的保养维修工作。随着科学技术的发展，传统的液压传动正在逐步地被电力传动所取代。

多年以来，直流电动机是绞车电力传动最常用的型式。其特点是可无级调速运转和控制方便。这种系统的缺点是电力电路需要大功率开关和接触器控制，需要经常进行大量的保养；直流电动机也需要经常更换电刷和维修换相器，实际上减少了绞车的可用性，从而限制了直流电动机在绞车驱动方面的广泛运用。

使用变极电动机是继直流电动机之后用得较为广泛的一种交流传动方式。变极电动机具有交流电动机结构牢靠、几乎免维护的优点，缺点是绞车不能无级变速，系统的控制性能不好。

目前，船用绞车等甲板机械的驱动领域广泛使用的仍然是液压传动或者变极电动机传动，这两种驱动方式都存在各自的缺点和不足。随着科学技术的进步，传统的驱动方式必将要被更加先进的驱动方式所取代。

发明内容

本实用新型的目的是为船用绞车、锚机、吊机等甲板机械提供一种“变频器加异步电动机”的电力传动技术，具有控制性能好、维修保养工作量少、长期运用经济性好等诸多优点。可以广泛应用于船用绞车、锚机、吊机等甲板机械的驱动，尤其适用于要求多个甲板动力设备协同工作的工程船舶驱动领域。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种船用绞车变频驱动系统，包括异步电动机，其特征在于还包括变频器、输入滤波装置和电制动单元，所述的变频器带有操作显示界面并与电制动单元直连，变频器的输入端通过输入滤波装置与船舶内三相主电源连接，其输出端与异步电机相连；异步电机则用来拖动绞车、锚机和/或吊机类甲板机械。

所述的输入滤波装置由一组三相滤波电抗器和匹配的三相电容器、三相电磁兼容滤波器组成。

所述的电制动单元由绝缘极大功率晶体管IGBT和大功率电阻组成。

与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：

采用基于变频器加异步电动机的绞车变频驱动系统，与普通的液压传动或变极电动机传动相比，有许多重大优点：

(1)电气系统构成简单，维护保养工作量很少：系统的构成主要就是变频器加异步电动机，系统的起动和停止、正转和反转、无级调速等功能都是采用电子电路实现，无需传统电路那样大量采用需要经常维护的大功率接触器，系统构成相对要简单得多，维护保养工作量很少。

(2)使用异步电动机作为绞车等甲板机械的驱动动力。异步电动机具有结构牢靠、几乎免维护的自然优点，系统的维护保养工作量很少。

(3)对三相主电源网络的容量要求减小：使用变频器以后，不会产生类似变极电动机启动时和变极时那样大的电流，因此电源的配电容量可以适当减小，可以降低船内发电机的负载，电源电缆也可以使用较小的线径。线路接触器不须在有载条件下换接，不会因产生火花而逐渐烧坏触头，触头的磨损显著减小。

(4)对三相主电源网络的冲击很小：使用变极电动机，在启动时和变极时都会对主电网产生很大的电流冲击。使用变频器以后，由于变频器具有平滑充电功能，系统起动时的输入电流不超出额定电流；在运行中，即使绞车等负载过载时，变频器的输入电流都可以限制在额定电流附近，不会对主电网造成冲击。

(5)具有大起动转矩的优势：对于船用绞车、吊机等甲板机械，起动转矩的大小直接关系着负载系统的性能，起动转矩大非常有利于现场的操作和运行。使用变频器加异步电动机的绞车变频驱动系统，异步电动机的零速起动输出扭矩可以达到额定扭矩的150％左右，也就是绞车等甲板设备的起动转矩可以达到额定转矩的150％左右。

(6)具有恒张力控制的优势：由于绞车转速的变化和缆绳随绞车转动在转鼓上叠层的变化，传统的液压传动或者变极电动机传动实现恒张力控制都有难度，或者系统的构成更加复杂。而变频器具有恒转矩控制的自然功能，不需要额外的成本和投入，只通过对变频器的工作方式设定就可以实现对绞车缆绳的恒张力控制。而且具有从零速启动到额定转速的大范围都可以实现恒张力控制的优势。