400 kW vysokonapäťový striedavý menič pre jednosmerný prúd poháňa kôlové práce s úsporou paliva 44 %

Špeciálne vyvinutý 400 kW vysokonapäťový striedavý menič pre jednosmerný prúd spoločnosti Zhuhai Jiuyuan pre stavebné závažné zariadenia na zatláčanie pilotov sa už nachádza v komerčnom prevádzkovom nasadení a úspešne dokončil 500 základových pilotov s stabilným výkonom a vysokým stupňom uznania zo strany zákazníkov.

Pozadie aplikácie a architektúra systému

Závažné zariadenia na zatláčanie pilotov patria k klasickým nárazovým zaťaženiam – pri každom náraze sa okamžite odberie viac než dvojnásobok menovitého výkonu. Tradičné riešenia vyžadujú prekročenie výkonu dieselového generátora (napr. 600 kW) na zvládnutie špičkového zaťaženia, čo má za následok prevádzku generátora pri nízkom zaťažení a nízkej účinnosti po väčšinu cyklu a významnú stratu paliva.

Navrhli sme inteligentný palivovo úsporný diesel-elektrický systém pozostáva z: dieselového generátora + batériového balíka s lítium‑iontovými článkami + vysokonapäťového jednosmerného striedavého meniča s výkonom 400 kW. Menič prekonvertuje jednosmerné napätie batériového balíka v rozsahu 630 V až 800 V (nominálne 740 V) prostredníctvom výkonových IGBT polovodičov, LC filtrovania a vonkajšieho izolačného transformátora (delta/hviezda, menovitý výkon 402,68 kW) na trojfázový štvorvodový striedavý prúd 380 V pre kôlový zariadenie. Prostredníctvom komunikácie cez rozhranie CAN koordinuje systém v reálnom čase výstup generátora a batérie: batéria poskytuje okamžitý vysoký výkon počas nárazových úderov, kým generátor ju počas prestávok znova nabíja – tak sa vyrovnávajú vrcholy a vyplňujú údolia spotreby, čím sa zabezpečí, že dieselový motor pracuje vždy v optimálnom rozsahu spotreby paliva. Zároveň dosahuje účinnosť striedavého/jednosmerného premenovania meniča 99.24%(pri prepínacej frekvencii 4,2 kHz, teplote uzla 120 °C / okolitej teplote 40 °C), čím sa minimalizujú elektrické straty.

Tento inovatívny dizajn výrazne zníži požadovaný výkon dieselového generátora – od 600 kW na 400 kW, pričom sa plánuje ďalšie skúšanie zníženia na 250 kW – a významne zlepší využitie paliva. Merané údaje ukazujú o 44 % nižšiu celkovú spotrebu paliva , spolu so znížením hlučnosti a emisií oxidu uhličitého. Rýchla reakcia batérie účinne stabilizuje kolísania napätia, čo zabezpečuje hladký a nepretržitý pohyb kôl. Toto riešenie úspešne vyrieši výzvu zhody energie pri nárazových zaťaženiach a ponúka prenositeľný, vysoko účinný náčrt pre ekologické modernizácie ťažkých strojov – s ekonomickými aj environmentálnymi výhodami.

Kľúčové výhody produktu

• Odolná schopnosť preťaženia: 120 % zaťaženia po dobu ≥600 s, 150 % po dobu 60 s, 200 % po dobu 1 s – dokonale prispôsobené charakteristike nárazov pri vŕtacích strojoch, čo výrazne presahuje možnosti bežných meničov.

• Široký rozsah vstupného jednosmerného napätia: DC 630 V – 790 V (max. 800 V, min. 630 V, nominálny 740 V), kompatibilné s bežnými platformami napätia litiových batérií. Maximálny prúd DC zbernice: 540 A; menovitý výstupný prúd invertora: 626 A (napätie na strane konvertora: 371,29 V medzi fázami, 214,37 V fáza–nula); jednotlivý prúd IGBT: 208,71 A; trojfázová indukčnosť: 0,1417 mH; prúd reaktora: 626,14 A – plne spĺňa požiadavky na výkon vysokého výkonu.

• Výstup s vysokou presnosťou: Menovité napätie medzi fázami na hviezdicovej strane: 380 V, výstupné napätie: 370 V ± 5 V (presnosť v ustálenom stave ±1,3 %), frekvencia: 50 Hz ± 0,1 Hz, skreslenie tvaru vlny ≤ 3 % – spĺňa požiadavky pre kladivové motory a pomocné zariadenia.

• Komplexná ochrana: Ochrana pred prenapätím/napätím pod dovolenou hranicou na vstupe, signalizácia obráteného polarity vstupu, preťaženie/krátky spoj na výstupe, prehriatie (ochrana pri teplote chladiča > 85 °C), strata fázy a ochrana pred prefrekvenciou/nízkou frekvenciou zabezpečujú bezpečnosť zariadenia.

• Kompaktný priestor: Šírka skrine ≤ 1 m, hĺbka ≤ 1 m, výška ≤ 2 m; káblová prepojenie zdola dovnútra / zdola von, prúdenie vzduchu zpredu dozadu s výfukom hore, inteligentné chladenie núteným prúdom vzduchu – vhodné pre inštaláciu v interiéri.
  

Spätná väzba od zákazníkov a overené výhody

Údaje z miesta ukazujú, že pri systéme „generátor 400 kW + úložisko energie“ je priemerná spotreba paliva na stĺp len 200 litrov — v porovnaní s 360 litrami pri použití samostatného generátora 600 kW, čo predstavuje úsporu 160 litrov na stĺp, teda zníženie o 44 % . Pri približne 800 stĺpoch celkovo sa predpokladaná úspora nafty dosahuje 128 000 litrov , čo zodpovedá viac ako 850 000 CNY v priamych úsporách na nákladoch na palivo.

Stavebný manažér miesta dodal: „Keď príde generátor s výkonom 250 kW, otestujeme ešte niekoľko pilotov na porovnanie. Spotreba paliva sa mení v závislosti od rôznych geologických podmienok – momentálne je náš priemerný výdaj 200 litrov.“

V ďalšom kroku projekt zníži výkon generátora z 400 kW na 250 kW, aby overil kompatibilitu systému a úsporu paliva aj pri ešte menšom výkone, čo môže potenciálne ďalej znížiť náklady na vybavenie a uhlíkovú stopu.

Zabezpečenie kvality a dlhodobá spoľahlivosť

Každý invertor prechádza testovaním za plného zaťaženia pred dodaním, pričom sa poskytujú testovacie správy. Prijímacie testy na mieste zahŕňajú overenie presnosti regulácie výstupného napätia pri extrémnych hodnotách vstupného jednosmerného napätia (630 V a 790 V) a skutočné preťaženie o 150 % po dobu 60 sekúnd – čo zaručuje spoľahlivý výkon za náročných podmienok na stavenisku. Doteraz bolo vybavenie nepretržite prevádzkované pri výrobe viac ako 500 pilotov s konštantnou stabilitou, čím plne preukázalo zrellosť a spoľahlivosť tohto riešenia.

Zhuhai Jiuyuan sa ďalej zaväzuje poskytovať prispôsobené riešenia v oblasti výkonovej elektroniky s vysokou spoľahlivosťou a vysokou účinnosťou pre ťažké stavebníctvo, baníctvo, núdzové napájanie a iné aplikácie s vysokým výkonovým zaťažením. Kontaktujte nás pre ďalšie technické údaje alebo na dohodu prehliadky na mieste.

Zhuhai Jiuyuan Power Electric Co., Ltd. – Napájame chytrejší a ekologickejší ťažký priemysel.