Электропривод переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H02H7/85 

(J

С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электроприводов. Цель изобретения - повышение надежности электропривода путем ограничения времени перегрузки силовых ключей инвертора. В электропривод, содержащий силовой транзисторный инвертор, выпрямитель, и двигатель, схему управления, датчик тока с устройством гальванической развязки и схему токоограничения, введены датчики емпературы 29.1-29.6, аналоговый коммутатор 7.2 со гхемой управления 23, амплитудный дискриминатор 2..,, усилитель 25, элемент ИЛИ 26, компаратор 27 и адатчик температуры 28. Повышение надежности достигается путем адаптивного к температуре транэнстсфов инвертора контроля времени токоограничения с последующим отключением электропривода от первичного источника электропитания. 2 ил.

ьо

СП

1 юбретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электроприводов. Цель изобретения -: повышение надежности электропривода путем ограничения времени перегрузки силовых ключей инвертора.

На фиг.1 приведена схема электропривода, на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Электропривод содержит силовые ключи 1.1-1,6, включенные по схеме мостового инвертора, нагрузкой которого является электродвигатель, тран чис.торный инвертор 2. в состав которого входят транзисторные ключи J . 1 - 1.6, силовой выпрямитель 3, генератор неременного напряжения 4 электро днигателя 5; электронные ключи 6.1- Ь.6, схема управления инвертором 7, лход которой является управляющим входом электропривода, датчик тока 8 i(цератор прямоугольных импульсов 9, утол гальванической развязки 10, точный выпрямитель 11, первый сглажива- ю ций фильтр 12, первый компаратор 13 второй сглаживающий фильтр 14, задат мик уровня ограничения тока 15, зада тчик времени 16, нуль-орган 17, интегратор со сбросом 18, сумматор 19, второй компаратор 20, размыкатель 21, аналоговый коммутатор 22, схема у,1 явления аналоговым коммутатором 23, аналоговый дискриминатор 24, у илнтель 25, элемент ИЛИ 26, третий компаратор 27, датчики температуры 29.1,...,29.6, расположенные непосредственно на силовых ключах 1 . i .... ,1 .6.

Электропривод работает следующим образом.

Работа электропривода при нормальной работе системы транзисторный инвертор 2 - выпрямитель 3 - трехфазный генератор переменного напряжения 4, а также при аварийной ситуации н работе электродвигателя 5, т.е при коротком замыкании фаз электродвигателя 5 или при замыкании одной пли нескольких фаз электродвигателя на шину минус выпрямителя 3 при температуре силовых транзисторных ключей 1.1-1,6 к моменту возникновения аварийной ситуации 0,3-0,4 от максимально допустимой для силового транзигторного ключа, полностью соответствует работе устройства-прототина.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Продолжительное (более 3-5 с до момента срабатывания устройства ограничения времени работы устройства то- коограничения) протекание через силовые транзисторные ключи 1.1-1.6 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 ( примерно 2000 Гц , приводит к сильному разогреву силовых транзисторов в силовых транзисторных ключах 1,1-1.6. Гели температуря силовых транзисторов к моменту возникновения данной ситуации составляла 0,6-0,9 от максимально возможной для силового транзисторного ключа, что возможно при длительной работе электропривода с максимальной нагрузкой, произойдет тепловой пробой транзисторов в силовом транзисторном ключе.

Для анализа температуры силовых транзисторных ключей 1.1-1.6 и порционального уменьшения времени работы устройства токоограничения в аварийных ситуациях в электропривод переменного тока введены шесть датчиков 1емпературы 29.1-29.6, которые располагаются непосредственно на ка:кдом из шести силовом транзисторном ключе 1.1-1.6, аналоговый коммутатор 22, амплитудный дискриминатор 24, схема направления 23, усилитель 25.

При температуре силового транзисторного ключа, составляющей 0,2 от максимально допустимой температуры для транзисторов силового транзисторного ключ, выставляется максимальное время срабатывания устройства ограничения времени работы устройства токоограничения, например 1,8- 2 с, задатчиком времени 16 с учетом величины ограничиваемого тока, задаваемого задатчиком уровня ограничения тока 15. Датчики температуры 29,1-29.6 измеряют температуру каждого силового транзисторного ключа (фиг,2, эпюра А). Выходы датчиков температуры соединены с информационными входами аналогового коммутатора 22. Генератор прямоугольных импульсов 9 вырабатывает прямоугольные импульсы высокой частоты, например 1000 Гц (фиг.2, эпюра К), которые

преобразуются схемой управления 23 в импульсы двоичного кода управления аналоговым коммутатором 22 (выходы 1, 2,,3 Лиг. 2, эпюры 3, Г, Д )и им- пульсы Сьрос (фиг. 2, -эпюра Е) на выходе 4 для управления аналоговым дискриминатором 24. По сигналам с управляющих выходов I, 2, 3 схемы управления 23, аналоговый коммутатор 22 поочередно соединяет со входом амплитудного дискриминатора 24 каждый из выходов датчиков температуры 29.1- 29.6 (фиг.2, эпюра Ж). Амплитудный дискриминатор 24. определяет и запоминает наиболь01ую амплитуду сигнала, поступающего с датчиков температуры 29.1-29.6 и соответствующую наибольшей температуре силового транзисторного ключа в данный цикл опроса фиг.2, эпюра 3). Но сигналу схемы управления 23 Сброс, поступающему на управляющий вход амплитудного дискриминатора 24, тот обнуляется и цикл опроса датчиков повторяется снова. Напряжение с выхода аналогового дискриминатора 24 через усилитель 25 подается на третий вход сумматора 19, где вычитается из напряжения начальной уставки, определяющей максимальное время работы устройства токо- ограничения, уменьшая порог срабатывания компаратора 20 (фиг., эпюра И). В результате этого рремя срабатыТаким образом, повышение надежности электропривода переменного тока при срабатывании устройства токоограничения и температуре силовых транзисторных ключей в момент срабатывания устройства токоограничения 0,5-0,9 от максимально допустимой

вания устройства ограничения времени ,

работы устройства токоограничения сни- для силового транзисторного ключа осу

снижается пропорционально увеличению

ществляется за счет уменьшения времени срабатывания устройстт-а ограничения времени работы устрг.Ги ii .i токо- 40 ограничения пропорционально увеличению температуры силовых транзисторных ключей.

температуры силопых транзисторных ключей 1.1-1.6, что исключает выход и из строя силовых транзисторных ключей 1.1-1.6 в результате теплового пробоя при срабатывании устройства токоограничения, если температура силовых транзисторных ключей к моменту срабатывания устройства токоограничегня составляла 0,5...О,9 от максимально допустимой для силового транзисторного ключа.

При длительной работе электропривода переменного тока с нагруженным электродвигателем, без аварийных ситуаций, с током, меньшим тока ограничения, т.е. с током, меньшим уровня ограничения тока устройством токоограничения, может произойти постепенный разогрев транзисторов в силовых транзисторных ключах 1.1-1.6 до температуры выше максимально допустимой для силового транзисторного клю0

ча, в результате чего может произойти тепловой пробой силового транзистора в силовом транзисторном ключе 1.1- 1.6. Для предотвращения данной ситуации в электропривод переменного тока введен контур защиты от перегрева, состоящий из третьего компаратора 27 и задатчика температуры 28. На первый вход третьего компаратора 27 поступает через усилитель 25 сигнал с с амплитудного дискриминатора 24, говорящий о температуре силояьгх тр нзис- 1 -фных ключей 1.1-1.6. На втором

5 вход компаратора 27 поступает напряжение с задатчика температуры 28, определяющее порог срабатывания компа- ратсфа 27, который равняется 0,98 от максимально допустимой температуры

0 силового транзисторного ключа. При превышении напряжением с выхода сумматора 25 порога срабатывания компаратора 27, последней, и выдает сигнал через логический элемент ИЛИ на

5 управляющий вход размыкатетя 1

(фиг.2, эпюра К), который отключает выпрямитель 3 от трехфазного генератора переменного напряжения 4.

Таким образом, повышение надежности электропривода переменного тока при срабатывании устройства токоограничения и температуре силовых транзисторных ключей в момент срабатывания устройства токоограничения 0,5-0,9 от максимально допустимой

ществляется за счет уменьшения времени срабатывания устройстт-а ограничения времени работы устрг.Ги ii .i токо- ограничения пропорционально увеличению температуры силовых транзисторных ключей.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель, подключенный выводами обмотки якоря к выходу мостового ключевого инвертора, управляющие входы которого через электронные ключи, своими управляющими входами подключенные к выходу первого компаратора, связаны с соответствующими выходами блока управления инвертором, вход которого использован как управляющий вход электропривода, выпрямитель, вход которого через размыкатель соединен с генератором переменного напряжения, а выход через датчик тока соединен с силовым входом инвертора, первый вход первого компаратора через первый с глаживающий фильтр и. точный выпрямитель подключен к выходу узла галь- нанической развязки, информационный вход которого соединен с датчиком тока, а опорный - с выходом генератора прямоугольных импульсов, вто- рой вход первого компаратора соеди - пен с выходом задатчика ограничения тока, а выход через второй сглаживающий фильтр соединен с входами нуль-органа и интегратора со cfipo- гом соответственно, выход нуль-органа соединен с входом сброса указанного интегратора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого подклю- чен к выходу сумматора, первым входом подключенного к выходу задатчика уровня ограничения тока, а вторым - к выходу задатчика времени, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения времени перегрузки силовых ключей инвертора, в него введены датчики температуры, аналоговый коммутатор, схема управления, амплитудный дискриминатор, усилитель, логический элемент ИЛИ, третий компаратор и задатчик температуры, причем выходы датчиков температуры, расположенных на каждом силовом ключе, подключены к информационным входам аналогового коммутатора, выход которого через амплитудный дискриминатор и усилитель соединен с третьим входом сумматора и первым входом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика температуры, а выход - к второму входу логического элемента ИЛИ. первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к управляющему входу размыкателя, схема управления соединена входом с выходом генератора прямоугольного импульсов, первым, вторым и третьим выходами - с управляющими входами аналогового коммутатора, а четвертым выходом - с входом сброса амплитудного дискриминатора.