Электропривод переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02H7/85 H02P7/42 

(21)4210173/2А-07

(22)12.03.87

(46) 07.12.88. Бюп. № 45 (72) Е.Е.Шорников, А.И.Галантэ, В.В.Осипов и В.Н.Цимбаленко (53Уб2-83:621.313.333.072.9 (088.8)

(56)Справочник по преобразовательной технике./Под ред. И.М.Чиженко. - Киев: Техника, 1978,с. 244.

Заявка Японии № 59-28152, кл. Н 02 Р 7/62, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

(57)Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности электропривода. С этой целью электропривод переменного тока снабжен электронными ключами 6.1-6.6, каждый из которых установлен между соответствующими управляющим входом инвертора 2 и выходом блока 7 управления инвертором 2, подключенным к статорным обмоткам асинхронного двигателя 5. Питание двигателя осуществляется через вьшрямитель 3, трехфазный размыкатель 21 от генератора 4 переменного тока. В электропривод введены компараторы 13, 20, сглаживающие фильтры 12, 15, прецизионный вьтрямитель 11, узел 10 гальванической развязки, генератор 9 прямоуголь ных импульсов. Вьжод компаратора 13 подключен к управляющим входам ключей 6.1-6.6 и через фильтр 15 к входам интегратора 17 и нуль-органа 16, выход которого соединен с входом сброса интегратора 17. Первый вход компаратора 13 через фильтр 12 соединен с выходом вьтрямителя 11, второй вход компаратора 13 соединен с выходом задатчика 14 уровня ограничения тока и первым входом сумматора 18, второй вход которого подключен к задатчику 19 времени срабатывания. Выход сумматора 18 соединен с первым входом компаратора 20, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к управляющему входу размыкателя 21. Входы узла 10 соединены соответственно с выходами датчика 8 тока инвертора и генератора 9, а его выход - с входом выпрямителя 11. В электроприводе обеспечиваются релейный автоколебательный процесс ограничения тока в силовых транзисторных ключах 1.1-1.6 инвертора 2 на заданном уровне и анализ времени ограничения тока с последующим отключением инвертора 2 от генератора 4. 1 ил. .

(Л

4

4 СО

фь

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронным электродвигателем, питаемым от транзис- , торного инвертора с широтно-импульс- ным принципом изменения частоты, в тех случаях, когда возникают броски тока при перегрузках на валу.

10

Целью изобретения является повышеие надежности работы при перегрузках.

На чертеже приведена схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока со- 15 ержит силовые транзисторные ключи 1.1-1.6, образующие транзисторный инвертор 2, силовым входом связанный с выходом вьшрямителя 3, который связан с трехфазным генератором 4 переменного,д апряжения, трехфазный асинхронный электродвигатель 5, обмотка статора оторого подключена к выходу транзисторного инвертора 2. силовые транзисторные ключи 1.1-1.6 которого через 25 соответствующие электронные ключи 6.1-6.6 связаны с вьпсодами блока 7 управления инвертором, В цепь выпряменного тока включен датчик 8 тока. Генератор 9 прямоугольных импульсов Q соединен с одним входом узла 10 гальванической развязки, другой вход которого соединен с выходом датчика 8 тока, а выход соединен с входом пре- цизионного выпрямителя 11, выход кото- ого соединен через первьй сглаживаюий ф1шьтр 12 с первым входом компаратора 13, выход которого соединен с каждым из управляющих входов электронных ключей 6.1-6.6. Задатчик 14 уровня ограничения тока соединен с вторым входом компаратора 13, выход которого через второй сглаживающий фильтр 15 соединен с входом нуль-органа 16 и интегратора 17 со сбросом. Выход за- датчика 14 уровня ограничения тока соединен выходом с одним входом сумматора 18, второй вход которого соединен с задатчиком 19 времени срабатывания, выход которого соединен с одним входом второго компаратора 20, другой вход которого соединен с выходом интегратора 17, вход сброса которого соединен с выходом нуль-органа 16. Выход компаратора 20 соединен с управляющим входом трехфазного размьН55 кателя 21, через которьй вход выпрямителя 3 связан с выходом генератора 4 переменного напряжения.

п. 35

,

10

.

15 ,д 25 Q 55

35

Электропривод переменного тока функционирует следующим образом.

При нормальной работе системы транзисторный инвертор 2 -г выпрямитель 3 - трехфазный генератор 4 переменного напряжения ток от трехфазного генератора 4 переменного напряжения течет через трехфазный размыкатель 21, выпрямитель 3, датчик 8 тока, нижние силовые транзисторные ключи 1.2, 1.4 или 1.6 транзисторного инвертора 2, трехфазный асинхронный (Электродвигатель 5 и верхние силовые транзисторные ключи 1.1, 1.3 или 1.5 транзисторного инвертора 2. Напряжение, пропорциональное току электродвигателя 5, протекающего через тран- зисторньм инвертор 2, снимается с датчика 8 тока и через узел 10 гальванической развязки, прецизионньй вьш- рямитель и сглаживающий фильтр 12 подается на компаратор 13 с регулируемым задатчиком 14 уровня ограничения тока порогом срабатывания. Узел 10 гальванической развязки необходим для развязки высокого потенциала на шине Плюс выпрямителя от низкого потенциала управляющей части транзисторного инвертора 2. Напряжение с датчика 8 тока модулирует высокочастотное напряжение с выхода генератора 9 прямоугольных импульсов, частота которого составляет, например, 10000 Гц, На выходе узла 10 гальванической развязки получается двз хполярный модулированный сигнал, амплитуда которого пропорциональна напряжению, снимаемому с датчика 8 тока. После выпрямления прецизионным вьшрямителем 11 и сглаживания сглаживагацим фильтром 12 однополярньш сигнал, пропорциональный величине тока электродвигателя поступает на первый вход компаратора 13. С компаратора 13 релейный сигнал поступает на первые управляющие входы электронных ключей 6 (6.1 - 6.6), которые управляют прохождением сигнала от схемы управления инвертором 7 на силовые транзисторные ключи 1.1 - 1.6 транзисторного инвертора 2.

При перегрузке двигателя на валу возникает выброс тока, измеряемьй датчиком 8 тока. При этом напряжение на первом входе компаратора 13 превышает порог срабатывания, задаваемьй задатчиком 14 уровня ограничения тока, настроенным на , допустимую величину, меньшую аварийного тока, компа31А

ратор n срабатывает и выдает сигнал закрытия на электронные ключи 6, которые снимают управляющий сигнал с силовых транзисторных ключей 1.1 - 1.6 транзисторного инвертора 2. Аварийный ток резко уменьшается и компаратор 13 возвращается в исходное сос

рытия с электронных ключей 6. В результате этого в замкнутом контуре, образованном датчиком 8 тока, силовыми транзисторными ключами 1.1 - 5.6, выпрямителем 3, трехфазным размыкате10

ским сопротивлением и напряжение на выходе интегратора 17 отсутствует. При появлении напряжения на выходе сглаживающего фильтра 15 нуль-орган 16 снимает сигнал Сброс с интегратора 17, который начинает интегрировать входное напряжение с заданной постоянной времени.

Напряжение с выхода интегратора 17 поступает на первый вход компаратора 20, на второй вход которого поступает напряжение с выхода сумматора 18, которое определяет порог срабатьтания

лем 21 и трехфазным генератором А пе- g компаратора 20, т.е. время срабатыва

ским сопротивлением и напряжение на выходе интегратора 17 отсутствует. При появлении напряжения на выходе сглаживающего фильтра 15 нуль-орган 16 снимает сигнал Сброс с интегратора 17, который начинает интегрировать входное напряжение с заданной постоянной времени.

Напряжение с выхода интегратора 17 поступает на первый вход компаратора 20, на второй вход которого поступает напряжение с выхода сумматора 18, которое определяет порог срабатьтания

ременного напряжения, происходит автоколебательный процесс с высокой частотой, например, 3000 Гц ограничения аварийного тока транзисторного инвертора 2 на уровне, заданном за- атчиком 14 уровня ограничения тока.

Продолжительное (более 3-5 с) протекание через силовые транзисторные ключи 1.1 - 1.5 транзисторного инвертора 2 тока ограничения, имеющего обычно величину 0,7 - 0,9 от максимально допустимой величины тока транзисторного инвертора 2, с частотой коммутации, равной частоте автоколебаний в контуре ограничения тока, например, 3000 Гц может привести к разогреву силовых транзисторных ключей 1.1 - 1.6 и к их тепловому пробою

Для ограничения длительности работы устройства токоограничения на уровне 3 - 5 с при аварийных ситуациях электропривод переменного тока содержит контур ограничения времени работы устройства токоограничения с последующим отключением (например, через 3 - 5 с) транзисторного инвертора 2 от трехфазного генератора 4 переменного напряжения, состоящий из сглаживающего фильтра 15, нуль-органа 16, интегратора 17 со сбросом, сумматора 18, компаратора 20, задатчика 19 времени срабатывания и трехфазного размыкателя 21.

При аварийной ситуации в работе электродвигателя 5 релейньй сигнал с компаратора 13 с частотой, например, 3000 Гц сглаживается сглаживающим фильтром 15 и поступает на вход нуль- органа 16 и на вход интегратора 17. В отсутствии сигнала на выходе сгла20

30

ния устройства ограничения времени работы устройства- токоограничения. Напряжение, формируемое сумматором зависит от начальной уставки Бремен задаваемой задатчиком 19 времени ср батывания, а также от величины уров ограничения тока. Начальная уставка времени срабатывания устройства выс тавляется задатчиком 19 времени сра 25 батывания, например 3 - 5 с, при уровне ограничения тока, задаваемом задатчиком 14 уровня ограничения то , равном 0,7 от максимально допус тимого тока для силовых транзисторных ключей 1,1 - 1,7 транзисторного инвертора 2.

При увеличении уровня токоограни чения больше 0,7 от максимально допустимого тока для силовых транзисторных ключей 1.1 -1,6 транзисторно инвертора 2 время работы устройства пропорционально уменьшается т.е.умен шается порог срабатывания компаратор 20.При превышении сигналом с интеграт ра со сбросом 17 порога срабатывания компаратора 20 последний срабатывает вьщает сигнал на управляющий вход трехфазного размыкателя 21, который отключает транзисторньйЧ инвертор 2 от трехфазного генератора А перемен ного напряжения.

Таким образом, повышение надежно ти электропривода переменного тока при перегрузках осуществляется за счет релейного автоколебательного процесса ограничения тока в силовых транзисторных ключах- транзисторного инвертора на заданном уровне, а так же введением узла анализа времени

35

4С

45

50

живающего фильтра 15 нуль-орган выда- работы устр йства ограничения тока

ет сигнал на вход Сброс интегратора 17, в результате чего интегрирующая емкость зашунтирована низким омиче

0

ния устройства ограничения времени работы устройства- токоограничения. Напряжение, формируемое сумматором 18, зависит от начальной уставки Бремени, задаваемой задатчиком 19 времени срабатывания, а также от величины уровня ограничения тока. Начальная уставка времени срабатывания устройства выставляется задатчиком 19 времени сра- 5 батывания, например 3 - 5 с, при уровне ограничения тока, задаваемом задатчиком 14 уровня ограничения то- , равном 0,7 от максимально допустимого тока для силовых транзисторных ключей 1,1 - 1,7 транзисторного инвертора 2.

При увеличении уровня токоограничения больше 0,7 от максимально допустимого тока для силовых транзисторных ключей 1.1 -1,6 транзисторного инвертора 2 время работы устройства пропорционально уменьшается т.е.уменьшается порог срабатывания компаратора 20.При превышении сигналом с интегратора со сбросом 17 порога срабатывания компаратора 20 последний срабатывает и вьщает сигнал на управляющий вход трехфазного размыкателя 21, который отключает транзисторньйЧ инвертор 2 от трехфазного генератора А переменного напряжения.

Таким образом, повышение надежности электропривода переменного тока при перегрузках осуществляется за счет релейного автоколебательного процесса ограничения тока в силовых транзисторных ключах- транзисторного инвертора на заданном уровне, а также введением узла анализа времени

5

С

5

0

с последующим отключением транзисторного инвертора от трехфазного генератора переменного напряжения.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный двигатель, подключенньй выводами обмотки статора к выходу мостового транзисторного инвертора с птротно- импульсной модуляцией, управляющие входы которого связаны с соответствующими выходами блока управления ин- вертором, вьтрямителй, силовой вход которого подключен к управлякнцему трехфазному размыкателю, а выход через датчик тока соединен с силовым входом инвертора, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы при перегрузках, в него введены генератор прямоугольных импульсов, узел гальванической развязки, прецизионный выпрями- тель, два сглажнванщих фильтра, два компаратора, задатчик уровня ограничения тока, нуль-орган, интегратор со сбросом, сумматор, задатчик времени срабатьгоания и шесть электронных ключей с управляющими входами, которые соединены мезкду собой параллельно и подключены к выходу первого компаратора, каждьй из указанных ключей

установлен между соответствующими управляющим входом и выходом блока управления инвертором, первый вход первого компаратора через первый сглаживающий фильтр подключен к выходу прецизионного вьтрямителя, вход которого соединен с выходом узла гальванической развязки, информационный вход которого подключен к выходу датчика тока, а опорный вход - к выходу генератора прямоугольных импульсов, второй вход первого компаратора соединен с выходом задатчика уровня ограничения тока, выход второго компаратора связан с управляющим входом трехфазного размыкателя, выход первого компаратора через второй сглаживакяций фильтр соединен с входами нуль-органа и интегратора со сбросом соответственно, выход нуль-Моргана соединен с входом сброса интеграторов, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к выходу сумматора, один вход которого соединен с выходом задатчика уровня ограничения тока, а другой вход - с выходом задатчика времени срабатьгаания.