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.
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).