专利名称：船用绞车变频驱动系统的制作方法
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。
技术背景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。(7)电动机内部的机械制动器几乎无磨损由于变频器的使用，可以实现 在异步电动机有转速制动时基本上都是使用电气制动，只有在零速时才需要机 械制动器进行"抱闸"，所以机械制动器几乎无磨损，可以大大延长机械制动器 乃至异步电动机的检修周期。
图1是本实用新型的结构示意图。在图中1、三相主电源，2、 INV变频器，3、 MOT异步电动机，4、 Load 绞车、锚机、吊机等负载，5、 FIT输入滤波装置，6、 CHF电制动单元，7、操 作显示界面。
具体实施方式
如图1所示的一种基于变频器加异步电动机的绞车变频驱动系统，其特征 在于使用变频器加异步电动机的组合，接入船舶内三相主电源，直接驱动船用 绞车、锚机、吊机等甲板机械。变频器2的输入端通过输入滤波装置5接入船 内三相主电源l，变频器2输出端接异步电动机3，由异步电动机3驱动绞车等 负载4。同时，在变频器2上还附挂有电制动单元6和操作显示界面7。本实用新型所含的输入滤波装置5主要是以一组三相滤波电抗器和匹配的 三组电容器、三相电磁兼容滤波器等组成，可以保证变频器接入船内三相主电 源后的谐波指标和良好的电磁兼容性能。 一般地，变频器厂家在向市场推出各 种型号的变频器时，同时也推出配套使用的输入滤波装置。可以在变频器选型 和采购时，依据船内供电网的技术要求，选择合适的输入滤波装置。本实用新型所含的变频器2实现从三相工频电源到变频变压电源的转换， 供给异步电动机的是变频变压电源，从而实现对异步电动机的全转速范围内的 平稳无级调速。可以根据现场负载的需要选用市场上供应广泛的工业变频器作 为本实用新型方案中的变频器。本实用新型所含的异步电动机3就是船舶现场的各种负载的驱动电机。需 要注意的是和普通的三相异步电动机相比，由于采用变频器供电，本系统所采用的电动机的线圈绝缘需要做特殊加强处理。本实用新型所含的电制动单元6主要采用IGBT元件即绝缘栅极大功率晶体 管和大功率电阻等组成，可以在宽广的速度范围内实现对绞车等负载进行电气 制动的功能。 一般地，变频器厂家在向市场推出各种型号的变频器时，同时也 推出配套使用的电制动单元。可以在变频器选型和采购时，依据绞车等负载的 制动工作情况，选择合适的电制动单元。本实用新型所含的操作显示界面7主要是由液晶显示屏和按钮等组成的一 个"人一机界面"，可以让操作和维护人员进行直观的参数设定和信息观察。变 频器通常都标配有各自的操作显示界面。
权利要求1、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。
2、 根据权利要求1所述的一种船用绞车变频驱动系统，其特征在于所述输 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。
3、 根据权利要求1所述的一种船用绞车变频驱动系统，其特征在于所述的 电制动单元由绝缘栅极大功率晶体管IGBT和大功率电阻组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于变频器加异步电动机的船用绞车变频驱动系统，其特征在于使用变频器加异步电动机的组合，直接驱动船用绞车、锚机、吊机等甲板机械。变频器的输入端通过输入滤波装置接入船内三相主电源，变频器输出端接异步电动机，由异步电动机驱动绞车等负载。变频器实现从三相工频电源到变频变压电源的转换，变频器供给异步电动机的是变频变压电源，从而实现对异步电动机的全转速范围内的平稳无级调速。本实用新型具有系统构成简单、维护保养工作量少、可实现大起动转矩、恒张力控制等突出的优点。
文档编号H02M1/12GK201095574SQ20072001385
公开日2008年8月6日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者涛 姜, 姜悦礼, 车向中, 郭建斌 申请人:谢步明