Устройство обеспечения живучести асинхронного электропривода

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к схемам защиты электрических двигателей и может быть использована для защиты асинхронных электроприводов от неисправностей типа «невыключение» или «невключение» силового ключа преобразователя частоты. Устройство обеспечения живучести асинхронного электропривода содержит трехфазный преобразователь частоты, выполненный по трехфазной мостовой схеме, три датчика тока, каждый из которых подключен к соответствующей фазе обмотки статора асинхронного двигателя, на валу которого установлен датчик скорости, соединенный с микроконтроллером, к которому подключены задатчик частоты вращения и преобразователь частоты. Первый, второй и третий датчики тока через соответствующую плавкую вставку подключены к соответствующим выводам преобразователя частоты, который соединен с плюсовым выводом источника питания и четвертым датчиком тока. Первый, второй и третий датчики тока подключены к катодам соответствующих коротящих тиристоров, аноды которых соединены с плюсовым выводом источника питания. Первый, второй и третий датчики тока подключены к анодам соответствующих коротящих тиристоров, катоды которых подключены к четвертому датчику тока, связанному с минусовым выводом источника питания. Первый, второй и третий датчики тока соединены с соответствующими управляемым ключами с двухсторонней проводимостью, подключенным к средней точке, образованной соединенными последовательно первым и вторым силовыми ключами. Первый силовой ключ подключен к плюсовому выводу источника питания, а второй силовой ключ подключен к четвертому датчику тока. Все коротящие тиристоры, управляемые ключи с двусторонней проводимостью, силовые ключи и датчики тока подключены ко второму микроконтроллеру. Технический результат: обеспечивает полную работоспособность трехфазного асинхронного электропривода с развязанными или связанными фазами при аварийном отключении одной из его фаз в случае неисправности типа «невыключение» или «невключение» силового ключа преобразователя частоты. 1 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к схемам защиты электрических двигателей и может быть использована для защиты асинхронных электроприводов от неисправностей типа «невыключение» или «невключение» силового ключа преобразователя частоты.

Известно устройство обеспечения живучести трехфазного асинхронного электропривода вращательного и поступательного движения (RU 2460190 C1, МПК (2006.01) H02H 7/09, H0H 27/12, МПК H02H 7/122, опубл. 27.08.2012), выбранное в качестве прототипа, содержащее асинхронный двигатель, который через датчики тока подключен к преобразовательным ячейкам трехфазного преобразователя частоты, к которым подключен блок диагностики, связанный с микроконтроллером. Выходы датчиков тока подключены к микроконтроллеру. На валу асинхронного двигателя установлен датчик скорости, выход которого подключен к микроконтроллеру. Микроконтроллер соединен с задатчиком скорости и с преобразовательными ячейками трехфазного преобразователя частоты.

Это устройство может быть использовано только для асинхронного двигателя с развязанными фазами, обеспечивая частичное восстановление его работоспособности в аварийном двухфазном режиме работы.

Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство обеспечения живучести асинхронного электропривода также как в прототипе содержит трехфазный преобразователь частоты, выполненный по трехфазной мостовой схеме, три датчика тока, каждый из которых подключен к соответствующей фазе обмотки статора асинхронного двигателя, на валу которого установлен датчик скорости, соединенный с микроконтроллером, к которому подключены задатчик частоты вращения и преобразователь частоты.

Согласно полезной модели первый, второй и третий датчики тока через соответствующую плавкую вставку подключены к соответствующим выводам преобразователя частоты, который соединен с плюсовым выводом источника питания и четвертым датчиком тока. Первый, второй и третий датчики тока подключены к катодам соответствующих коротящих тиристоров, аноды которых соединены с плюсовым выводом источника питания. Первый, второй и третий датчики тока подключены к анодам соответствующих коротящих тиристоров, катоды которых подключены к четвертому датчику тока, связанному с минусовым выводом источника питания. Первый, второй и третий датчики тока соединены с соответствующими управляемыми ключами с двухсторонней проводимостью, подключенными к средней точке, образованной соединенными последовательно первым и вторым силовыми ключами. Первый силовой ключ подключен к плюсовому выводу источника питания, а второй силовой ключ подключен к четвертому датчику тока. Все коротящие тиристоры, управляемые ключи с двусторонней проводимостью, силовые ключи и датчики тока подключены ко второму микроконтроллеру.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает полную работоспособность трехфазного асинхронного электропривода с развязанными или связанными фазами при аварийном отключении одной из его фаз в случае неисправности типа «невыключение» или «невключение» силового ключа преобразователя частоты.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства обеспечения живучести асинхронного электропривода.

Устройство обеспечения живучести асинхронного электропривода содержит трехфазный преобразователь частоты 1 (ПЧ), выполненный по трехфазной мостовой схеме.

Фаза А обмотки статора асинхронного двигателя 2 (АД) подключена к датчику тока 3, который соединен с плавкой вставкой 4 и с катодом коротящего тиристора 5, анод которого соединен с плюсовым выводом источника питания 6. Датчик тока 3 подключен к аноду коротящего тиристора 7, катод которого подключен к датчику тока 8. Датчик тока 3 соединен с управляемым ключом с двусторонней проводимостью 9.

Фаза В обмотки статора асинхронного двигателя 2 (АД) подключена к датчику тока 10, который соединен с плавкой вставкой 11. Датчик тока 10 подключен к катоду коротящего тиристора 12, анод которого соединен с плюсовым выводом источника питания 6. Датчик тока 10 подключен к аноду коротящего тиристора 13, катод которого подключен к датчику тока 8. Датчик тока 10 соединен с управляемым ключом с двусторонней проводимостью 14.

Фаза С обмотки статора асинхронного двигателя 2 (АД) подключена к датчику тока 15, который соединен с плавкой вставкой 16. Датчик тока 15 подключен к катоду коротящего тиристора 17, анод которого соединен с плюсовым выводом источника питания 6. Датчик тока 15 подключен к аноду коротящего тиристора 18, катод которого подключен к датчику тока 8. Датчик тока 15 соединен с управляемым ключом с двусторонней проводимостью 19.

Плавкие вставки 4, 11, 16 подсоединены к соответствующим выводам преобразователя частоты 1 (ПЧ), который соединен с плюсовым выводом источника питания 6 и датчиком тока 8. Управляемые ключи с двусторонней проводимостью 9, 14, 19 подключены к средней точке, образованной двумя соединенными последовательно силовыми ключами 20 и 21. Силовой ключ 20 подключен к плюсовому выводу источника питания 6. Силовой ключ 21 подключен к датчику тока 8, который соединен с минусовым выводом источника питания 22. Силовые ключи трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ) подключены к первому микроконтроллеру 23 (МК1), соединенному с задатчиком частоты вращения 24 (ЗЧВ) и датчиком скорости 25 (ДС), установленном на валу асинхронного электродвигателя 2 (АД).

Коротящие тиристоры 5, 7, 12, 13, 17, 18, управляемые ключи с двусторонней проводимостью 9, 14, 19, силовые ключи 20, 21 и датчики тока 3, 10, 15, 8 подключены ко второму микроконтроллеру 26 (МК2).

В качестве асинхронного электродвигателя 2 (АД) можно выбрать любой трехфазный асинхронный двигатель, например, АДМ63В4У3. В качестве датчиков тока 3, 10, 15, 8 могут быть использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например, модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Датчик скорости 25 (ДС) может быть любого типа с аналоговым или цифровым выходом, например ДТА-4. В качестве микроконтроллеров 23 (МК1) и 26 (МК2) может быть выбран одноплатный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. Задатчик частоты вращения 24 (ЗЧВ) может быть выполнен в виде блока, вырабатывающего аналоговый или цифровой сигнал задания. В качестве полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью 9, 14, 19 могут быть использованы симисторы.

Входной величиной электропривода является сигнал с задатчика частоты вращения 24 (ЗЧВ), который поступает в микроконтроллер 23 (МК1), в котором вырабатывают задания на токи для каждой фазы двигателя 2 (АД), поступающие на силовые ключи трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ). Па основе данных, получаемых с датчиков тока 3, 10, 15, 8 микроконтроллер 26 (МК2) производит диагностику состояния трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ). В случае наступления аварийной ситуации микроконтроллер 26 (МК2) на основе анализа отказов вырабатывает бит отказа соответствующей фазы. По биту отказа a (b, c) происходит выключение силовых ключей фазы А отказавшего плеча преобразователя частоты 1 (ПЧ) и включение соответствующего коротящего тиристора 5 или 7. Плавкая вставка 4 перегорает и поступление напряжения от отказавшего полумоста трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ) на соответствующую фазу обмотки статора асинхронного двигателя 2 (АД) прекращается. Одновременно с этим микроконтроллер 26 (МК2) на основе бита отказа d, служащего индикатором отказа в одной из фаз трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ), формирует сигнал на включение управляемого ключа с двухсторонней проводимостью 9, в результате чего к фазе обмотки статора асинхронного двигателя 2 (АД) подключается средняя точка резервного полумоста, образованного силовыми ключами 20, 21. На управляющие выводы силовых ключей 20, 21 начинают подаваться импульсы управления аналогичные импульсам управления, подаваемым на силовые ключи фазы А отказавшего полумоста трехфазного преобразователя частоты 1 (ПЧ).

Устройство обеспечения живучести асинхронного электропривода, содержащее трехфазный преобразователь частоты, выполненный по трехфазной мостовой схеме, три датчика тока, каждый из которых подключен к соответствующей фазе обмотки статора асинхронного двигателя, на валу которого установлен датчик скорости, соединенный с микроконтроллером, к которому подключены задатчик частоты вращения и преобразователь частоты, отличающееся тем, что первый, второй и третий датчики тока через соответствующую плавкую вставку подключены к соответствующим выводам преобразователя частоты, который соединен с плюсовым выводом источника питания и четвертым датчиком тока, причем первый, второй и третий датчики тока подключены к катодам соответствующих коротящих тиристоров, аноды которых соединены с плюсовым выводом источника питания, при этом первый, второй и третий датчики тока подключены к анодам соответствующих коротящих тиристоров, катоды которых подключены к четвертому датчику тока, связанному с минусовым выводом источника питания, кроме того, первый, второй и третий датчики тока соединены с соответствующими управляемыми ключами с двухсторонней проводимостью, подключенными к средней точке, образованной соединенными последовательно первым и вторым силовыми ключами, причем первый силовой ключ подключен к плюсовому выводу источника питания, а второй силовой ключ подключен к четвертому датчику тока, а все коротящие тиристоры, управляемые ключи с двусторонней проводимостью, силовые ключи и датчики тока подключены ко второму микроконтроллеру.