——解析大功率变频电源在船舶工业的典型应用

一、项目背景

威海某大型造船厂在船舶制造过程中面临以下核心需求：

1. 大功率负载测试：需对船用推进电机、甲板起重机等设备进行满负荷测试（单机功率达800kW以上）；

2. 多国电网兼容性：船舶出口需适配不同国家电网（如60Hz/50Hz、440V/690V）；

3. 节能降耗：传统工频供电能耗高，需变频电源实现软启动与动态调速，降低30%以上能耗；

4. 电磁干扰控制：船载精密仪器对电源谐波敏感（要求THD<3%）。

解决方案：山东科嘉电气为其定制 1000kW变频电源，集成高精度输出、多模式切换与智能监控功能。

二、科嘉变频电源技术参数

三、应用方案设计

1. 多模式供电系统

• 变频驱动港口起重机，实现“慢速精准定位→高速吊装”平滑切换，能耗降低35%。

• 输出690V/60Hz，模拟欧美电网，测试推进电机动态响应；

• 内置V/F曲线库，支持恒转矩/恒功率切换。

• 船舶设备测试模式：

• 节能运行模式：

2. 谐波抑制与EMC设计

• 采用 三电平NPC拓扑，输出dv/dt≤1kV/μs，减少电机绕组绝缘应力；

• 配置 LCL滤波器（电感3mH+电容500μF），将THD从12%抑制至1.8%。

3. 智能监控与保护

• 过流/过压：硬件保护电路响应时间<2μs；

• 过热：双冗余温度传感器触发风冷系统全速运行。

• 搭载科嘉 PowerMaster云平台，实时监测电压/电流波动、IGBT结温等参数；

• 分级保护策略：

四、项目成果

1. 能效提升：

• 变频电源替代传统工频供电，年节电量达 72万度（按每天运行10小时计算）；

• 设备空载损耗<1.5%，待机功耗降低至传统方案的1/3。

2. 测试效率优化：

• 船舶电机测试周期缩短40%，支持一键切换多国电网标准；

• 输出电压精度±0.5%，满足IEC 60034-30-2电机测试规范。

3. 可靠性验证：

• 连续无故障运行时间>10,000小时（MTBF）；

• 防护等级IP54适应船厂高湿度、盐雾环境。

五、技术亮点

1. 模块化并联设计：

• 采用6个200kW功率模块并联，支持“N+1”冗余，单模块故障时自动切换；

• 模块更换时间<30分钟，大幅减少停机损失。

2. 宽范围电压自适应：

• 输入电压波动范围达±15%，无需额外稳压装置；

• 输出电压0-690V连续调节，覆盖全球船舶设备需求。

3. 绿色能源兼容：

• 预留光伏/储能接口，支持混合能源供电（需选配科嘉ESS系统）。

六、行业意义

1. 推动船舶制造升级：

• 大功率变频电源助力船厂实现“智能测试+绿色生产”，符合IMO（国际海事组织）能效标准；

2. 国产替代标杆：

• 科嘉电气打破欧美品牌垄断（如ABB ACS2000），成本降低40%，交货周期缩短60%；

3. 技术外溢效应：

• 该方案可复制至海洋工程、港口机械等领域，加速工业变频设备国产化进程。

七、客户评价

威海造船厂动力部负责人表示：
“科嘉1000kW变频电源的投用，不仅解决了多国电网适配难题，还通过精准的能效管理，每年节省电费超 50万元。其高可靠性和快速响应服务，为船舶交付提供了坚实保障。”

结语

山东科嘉电气凭借CPS-1000G变频电源在威海造船厂的成功应用，验证了国产大功率变频设备在复杂工业场景下的技术竞争力。未来，随着“双碳”目标推进和高端装备出海，此类解决方案将在全球工业领域发挥更大价值。