RU128409U1

RU128409U1 - FAN-INDUCTOR ELECTRIC ACTUATOR WITH RESISTANCE PROPERTY

Info

Publication number: RU128409U1
Application number: RU2012153519/07U
Authority: RU
Inventors: Георгий Иванович Однокопылов; Виктор Григорьевич Букреев; Иван Андреевич Розаев
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-05-20

Abstract

1. Вентильно-индукторный электропривод со свойством живучести, содержащий вентильно-индукторный электродвигатель, имеющий многофазную статорную обмотку, разделенную на n независимых каналов, где n≥2 и с m-фазным выполнением каждого канала, где m≥3, причем статорная обмотка подключена к n многофазным преобразователям частоты, подключенным к n независимым источникам питания, датчик положения ротора, отличающийся тем, что вентильно-индукторный электродвигатель подключен к каждой преобразовательной ячейке через датчики тока, которые связаны с микроконтроллером, защитные элементы подключены к каждой m преобразовательной ячейке каждого n-го преобразователя частоты и к соответствующему источнику питания, преобразовательные ячейки подключены к отрицательному выводу соответствующего источника питания, все защитные элементы и преобразовательные ячейки подключены к микроконтроллеру, на валу вентильно-индукторного электродвигателя установлен датчик положения, который связан с микроконтроллером, к которому подключен задатчик частоты вращения вала электродвигателя.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый защитный элемент состоит из плавкой вставки, подключенной одним концом к плюсовому выводу соответствующего источника питания, а другим концом к преобразовательной ячейке и к аноду тиристора, катод которого и преобразовательная ячейка подключены к минусовому выводу того же источника питания, а управляющий электрод тиристора подключен к микроконтроллеру.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая преобразовательная ячейка состоит из силового ключа, подключенного к первому выводу обмотки стат�1. Valve-inductor electric drive with the survivability property, comprising a valve-inductor electric motor having a multiphase stator winding, divided into n independent channels, where n≥2 and with m-phase execution of each channel, where m≥3, and the stator winding is connected to n multiphase frequency converters connected to n independent power sources, rotor position sensor, characterized in that the valve-inductor motor is connected to each converter cell through current sensors, which are connected with a microcontroller, protective elements are connected to each m converter cell of each n-th frequency converter and to the corresponding power source, converter cells are connected to the negative terminal of the corresponding power source, all protective elements and converter cells are connected to the microcontroller, the valve-inductor motor shaft is installed a position sensor that is connected to the microcontroller to which the motor speed controller is connected. 2. The device according to claim 1, characterized in that each protective element consists of a fusible plug connected at one end to the positive terminal of the corresponding power source, and at the other end to the converter cell and to the thyristor anode, the cathode of which and the converter cell are connected to the negative terminal of the same power supply, and the thyristor control electrode is connected to the microcontroller. 3. The device according to claim 1, characterized in that each converter cell consists of a power switch connected to the first output of the stat winding

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при непрерывной и длительной работе вентильно-индукторного электропривода в составе технологического оборудования.The utility model relates to electrical engineering and can be used for continuous and long-term operation of a valve-inductor electric drive as part of technological equipment.

Известен вентильно-индукторный электропривод (RU 53515 U1, МПК Н02М 5/40 (2006.01), опубл. 10.05.2006), выбранный в качестве прототипа, содержащий электродвигатель, имеющий многофазную статорную обмотку, разделенную на независимые каналы, датчик положения ротора, устройства автоматического включения резерва, соответствующие вводы которых соединены между собой и с фидерами сетевого питания, а выходы подключены к входам трансформаторов напряжения. Выходы трансформаторов соединены с независимыми между собой входами устройства распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой. Входы преобразователей частоты соединены с независимыми между собой выходами устройства распределения силового питания. Станция управления двигателем с коммутационной и защитной аппаратурой подключена своими независимыми входами к соответствующим силовым выходам преобразователей частоты, а независимыми выходами соединена с соответствующими статорными обмотками электродвигателя. Каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входы, подключенные к выходу датчика положения ротора. Все преобразователи частоты соединены между собой локальной промышленной сетью, к которой подключены интеллектуальные модули.Known valve-inductor electric drive (RU 53515 U1, IPC Н02М 5/40 (2006.01), publ. 05/10/2006), selected as a prototype, containing an electric motor having a multiphase stator winding, divided into independent channels, rotor position sensor, automatic devices switching on the reserve, the corresponding inputs of which are interconnected and with feeders of the mains supply, and the outputs are connected to the inputs of voltage transformers. The transformer outputs are connected to independent inputs of a power supply distribution device with switching and protective equipment. The inputs of the frequency converters are connected to independent outputs of the power distribution device. The engine control station with switching and protective equipment is connected by its independent inputs to the corresponding power outputs of the frequency converters, and independent outputs are connected to the corresponding stator windings of the electric motor. Each frequency converter has outputs for supplying an independent motor excitation winding, as well as information inputs connected to the output of the rotor position sensor. All frequency converters are interconnected by a local industrial network to which intelligent modules are connected.

Этот вентильно-индукторный электропривод позволяет задавать необходимый режим работы в случае аварийного пропадания напряжения на одном из фидеров и автоматически переключиться на другой фидер с кратковременным использованием во время переключения заложенного резерва по мощности электродвигателя, вследствие чего электропривод продолжает работать без остановки и потери мощности, а при восстановлении напряжения на аварийном фидере позволяет переключиться обратно и вернуться в исходный режим работы электропривода.This valve-inductor electric drive allows you to set the desired mode of operation in the event of an emergency power failure on one of the feeders and automatically switch to another feeder with short-term use while switching the reserve on the electric motor power, as a result of which the electric motor continues to work without stopping and power loss, and when restoration of voltage at the emergency feeder allows you to switch back and return to the original mode of operation of the electric drive.

Недостатком этого технического решения является низкая отказоустойчивость для неисправности типа: «невыключение» ключа в одной из преобразовательных ячеек преобразователя частоты, приводящая к отключению целиком всего независимого канала с оставшимися работоспособными фазами статорной обмотки и преобразователя частоты. Кроме того этот электропривод не обеспечивает живучесть при неисправности типа: «невключение» ключа в одной из ячеек преобразователя частоты или при обрыве обмотки статора, которые приводят к провалам по моменту при вращении за счет выбывшей из работы фазы.The disadvantage of this technical solution is the low fault tolerance for a failure of the type: “non-disconnection” of the key in one of the converter cells of the frequency converter, leading to the disconnection of the entire independent channel with the remaining operable phases of the stator winding and the frequency converter. In addition, this electric drive does not provide survivability in the event of a malfunction of the type: “non-inclusion” of the key in one of the cells of the frequency converter or when the stator winding is broken, which leads to torque dips during rotation due to the phase that has fallen out of operation.

Задачей полезной модели является повышение отказоустойчивости вентильно-индукторного электропривода при аварийном отключении одной из фаз двигателя при неисправностях типа: «невыключение», «невключение» ключа преобразовательной ячейки или обрыв обмотки статора.The objective of the utility model is to increase the fault tolerance of a valve-inductor electric drive during an emergency shutdown of one of the engine phases during malfunctions of the type: “non-shutdown”, “non-inclusion” of the converter cell key or open circuit of the stator winding.

Поставленная задача решена за счет того, что вентильно-индукторный электропривод со свойством живучести, также как в прототипе, содержит вентильно-индукторный электродвигатель, имеющий многофазную статорную обмотку, разделенную на n независимых каналов, где n≥2 и с m-фазным выполнением каждого канала, где m≥3, причем статорная обмотка подключена к n многофазным преобразователям частоты, подключенным к n независимым источникам питания, датчик положения ротора.The problem is solved due to the fact that the valve-inductor electric drive with the survivability property, as in the prototype, contains a valve-inductor electric motor having a multiphase stator winding, divided into n independent channels, where n≥2 and with m-phase execution of each channel , where m≥3, and the stator winding is connected to n multiphase frequency converters connected to n independent power sources, the rotor position sensor.

Согласно полезной модели вентильно-индукторный двигатель подключен к каждой преобразовательной ячейке через датчики тока, которые связаны с микроконтроллером. Защитные элементы подключены к каждой m преобразовательной ячейке каждого n-го преобразователя частоты и к соответствующему источнику питания. Преобразовательные ячейки подключены к отрицательному выводу соответствующего источника питания. Все защитные элементы и преобразовательные ячейки подключены к микроконтроллеру. На валу вентильно-индукторного электродвигателя установлен датчик положения, который связан с микроконтроллером, к которому подключен задатчик частоты вращения вала электродвигателя.According to a utility model, a valve-induction motor is connected to each converter cell through current sensors that are connected to a microcontroller. The protective elements are connected to each m converter cell of each n-th frequency converter and to the corresponding power source. Converter cells are connected to the negative terminal of the corresponding power source. All protective elements and converter cells are connected to the microcontroller. A position sensor is installed on the shaft of the valve-induction electric motor, which is connected to the microcontroller, to which the speed controller of the motor shaft is connected.

Каждый защитный элемент состоит из плавкой вставки, подключенной одним концом к плюсовому выводу соответствующего источника питания, а другим концом к преобразовательной ячейке и к аноду тиристора, катод которого и преобразовательная ячейка подключены к минусовому выводу того же источника питания, а управляющий электрод тиристора подключен к микроконтроллеру.Each protective element consists of a fuse insert connected at one end to the positive terminal of the corresponding power source, and the other end to the converter cell and to the thyristor anode, the cathode of which and the converter cell are connected to the negative terminal of the same power source, and the thyristor control electrode is connected to the microcontroller .

Каждая преобразовательная ячейка состоит из силового ключа, подключенного к первому выводу обмотки статора электродвигателя и отрицательному выводу источника питания, вторым выводом статорная обмотка подключена к соответствующему защитному элементу, силовой ключ связан с микроконтроллером, параллельно силовому ключу подключен диод, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, а катод подключен к первому выводу статорной обмотки, параллельно статорной обмотке подключен диод, анод которого соединен с первым выводом обмотки статора, а катод подключен ко второму выводу статорной обмотки вентильно-индукторного электродвигателя.Each converter cell consists of a power switch connected to the first terminal of the stator winding of the electric motor and a negative terminal of the power source, the second terminal of the stator winding is connected to the corresponding protective element, the power switch is connected to the microcontroller, a diode is connected in parallel with the power switch, the anode of which is connected to the negative terminal of the source power supply, and the cathode is connected to the first output of the stator winding, a diode is connected parallel to the stator winding, the anode of which is connected to the first output the stator winding house, and the cathode is connected to the second output of the stator winding of the valve-inductor electric motor.

В прототипе в случае неисправности типа «невыключение» ключа преобразовательной ячейки возникает аварийная ситуация: происходит перегрузка по короткому замыканию источника питания соответствующего канала с последующим отключением этого канала от источника питания. Кроме того от начала развития аварийной ситуации до срабатывания защитного отключения канала фаза электродвигателя формирует тормозной момент. В случае выявления неисправностей типа: «невключение» ключа преобразовательной ячейки или обрыве обмотки статора защитное отключение не срабатывает, электродвигатель продолжит работу, но с провалами по моменту при вращении за счет выбывшей из работы фазы.In the prototype, in the event of a failure of the “non-disconnection” type of the converter cell key, an emergency occurs: an overload occurs by short-circuiting the power source of the corresponding channel, followed by disconnecting this channel from the power source. In addition, from the beginning of the development of the emergency to the operation of the protective shutdown of the channel, the phase of the electric motor forms a braking moment. In case of malfunctions of the type: “non-inclusion” of the converter cell key or stator winding breakage, the protective shutdown does not work, the electric motor will continue to work, but with dips in torque during rotation due to the phase that has disappeared from the operation.

В заявляемом техническом решении микроконтроллер на основе анализа соответствующих фазных токов, производит непрерывную диагностику рабочего состояния преобразовательных ячеек, и в случае наличия неисправности типа «невыключение» ключа преобразовательной ячейки формируется бит отказа преобразовательной ячейки типа «невыключение». Бит отказа типа «невыключение» включает соответствующий защитный элемент, происходит перегорание плавкой вставки по принудительно включаемому коротящему тиристору, в результате чего обеспечивается блокирование отказавшей ячейки m-фазного преобразователя, при этом оставшиеся m-1 преобразовательные ячейки канала продолжат свою работу.In the claimed technical solution, the microcontroller, based on the analysis of the corresponding phase currents, performs continuous diagnostics of the operating state of the converter cells, and in the event of a malfunction of the type "non-shutdown" of the key of the converter cell, a failure bit of the converter cell of the type "non-shutdown" is generated. The “non-shutdown” type failure bit includes the corresponding protective element, the fuse is burned out by a forced-on short-circuit thyristor, as a result of which the m-phase converter cell is blocked, and the remaining m-1 channel converting cells will continue to operate.

Соответствующая преобразовательная ячейка дополнительного n независимого канала получает увеличенное задание на ток, в результате чего происходит компенсация момента двигателя, без формирования тормозного момента как это было в случае прототипа.The corresponding converter cell of the additional n independent channel receives an increased current demand, as a result of which the motor torque is compensated, without the formation of braking torque, as was the case with the prototype.

В случае выявления неисправностей типа: «невключение» ключа преобразовательной ячейки или обрыве обмотки статора формируется бит отказа преобразовательной ячейки типа «невключение». Срабатывания защитного элемента не происходит. Соответствующая преобразовательная ячейка второго независимого канала получает увеличенное задание на ток, в результате чего происходит компенсация момента электродвигателя выбывшей из работы фазы, но без провалов по моменту работающего электродвигателя, как было в прототипе.In case of malfunctions of the type: “non-inclusion” of the key of the converter cell or a break in the stator winding, a failure bit of the converter cell of the “non-inclusion” type is generated. The operation of the protective element does not occur. The corresponding converter cell of the second independent channel receives an increased current demand, as a result of which the moment of the electric motor is compensated for the phase that is out of operation, but without dips in time of the working electric motor, as was the case in the prototype.

Таким образом, обеспечивается функционирование электропривода с полным исчерпанием его избыточного структурного резерва за счет независимых каналов при n≥2 с повышенной отказоустойчивостью и обеспечением свойства живучести при аварийной ситуации в процессе непрерывной и длительной работы в составе технологического оборудования.Thus, the operation of the electric drive is ensured with the complete exhaustion of its excess structural reserve due to independent channels at n≥2 with increased fault tolerance and ensuring the survivability property in an emergency during continuous and long-term operation as part of technological equipment.

На фиг.1 представлена функциональная схема трехфазного вентильно-индукторного электропривода с двумя независимыми каналами.Figure 1 presents the functional diagram of a three-phase valve-inductor electric drive with two independent channels.

На фиг.2 представлен вариант исполнения схемы защитных элементов для преобразовательной ячейки.Figure 2 presents an embodiment of a circuit of protective elements for a conversion cell.

На фиг.3 представлена функциональная схема преобразовательной ячейки, предназначенной для управления отказоустойчивым вентильно-индукторным двигателем.Figure 3 presents the functional diagram of the Converter cell, designed to control a fail-safe valve-induction motor.

Вентильно-индукторный электропривод со свойством живучести (фиг.1) содержит вентильно-индукторный двигатель 1 (ВИД), который через датчики тока 2, 3, 4 соответственно подключен к преобразовательным ячейкам 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3). Вентильно-индукторный двигатель 1 (ВИД) через датчики тока 8, 9, 10 соответственно подключены к преобразовательным ячейкам 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6). Преобразовательные ячейки 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) соответственно соединены с защитными элементами 14 (ЗЭ1), 15 (ЗЭ2), 16 (ЗЭ3), а преобразовательные ячейки 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) соответственно соединены с защитными элементами 17 (ЗЭ4), 18 (ЗЭ5), 19 (ЗЭ6). Защитные элементы 14 (ЗЭ1), 15 (ЗЭ2), 16 (ЗЭ3) подключены к плюсовому выводу 20 первого источника питания. Защитные элементы 17 (ЗЭ4), 18 (ЗЭ5), 19 (ЗЭ6) подключены к плюсовому выводу 21 второго источника питания. К выводам преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), подключен отрицательный вывод 22 первого источника питания. К выводам преобразовательных ячеек 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) подключен отрицательный вывод 23 второго источника питания. Выходы датчиков тока 2, 3, 4, 8, 9, 10 подключены к микроконтроллеру 24 (МК). На валу вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) установлен датчик положения 25 (ДП), выход которого подключен к микроконтроллеру 24 (МК). Задатчик частоты вращения вала двигателя 26 (ЗЧВ) подключен к микроконтроллеру 24 (МК).Valve-inductor electric drive with the survivability property (Fig. 1) contains a valve-inductor motor 1 (VID), which is connected via current sensors 2, 3, 4 to converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) . The induction motor 1 (VID) through current sensors 8, 9, 10, respectively, are connected to the converter cells 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6). The conversion cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) are respectively connected to the protective elements 14 (ЗЭ1), 15 (ЗЭ2), 16 (ЗЭ3), and the conversion cells 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) are respectively connected to the protective elements 17 (ЗЭ4), 18 (ЗЭ5), 19 (ЗЭ6). The protective elements 14 (ZE1), 15 (ZE2), 16 (ZE3) are connected to the positive terminal 20 of the first power source. The protective elements 17 (ZE4), 18 (ZE5), 19 (ZE6) are connected to the positive terminal 21 of the second power source. To the conclusions of the conversion cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), the negative output 22 of the first power source is connected. To the conclusions of the conversion cells 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) the negative output 23 of the second power source is connected. The outputs of the current sensors 2, 3, 4, 8, 9, 10 are connected to the microcontroller 24 (MK). A position sensor 25 (DP) is installed on the shaft of the valve-induction motor 1 (VID), the output of which is connected to the microcontroller 24 (MK). The setpoint of the rotational speed of the motor shaft 26 (ZCHV) is connected to the microcontroller 24 (MK).

Защитные элементы 14 (ЗЭ1), 15 (ЗЭ2), 16 (ЗЭ3) одинаковы. Каждый защитный элемент, например 14 (ЗЭ1), состоит из плавкой вставки 27 (фиг.2), подключенной одним концом к плюсовому выводу 20 источника питания, а другим концом к преобразовательной ячейке, например 5 (ПЯ1), выполненной по схеме изображенной на фиг.3 и к аноду тиристора 28, катод которого подключен к отрицательному выводу 22 источника питания. Управляющий электрод тиристора 28 подключен к микроконтроллеру 24 (МК).The protective elements 14 (ZE1), 15 (ZE2), 16 (ZE3) are the same. Each protective element, for example 14 (ZE1), consists of a fusible insert 27 (Fig. 2), connected at one end to the positive terminal 20 of the power source, and the other end to a conversion cell, for example 5 (ПЯ1), made according to the circuit shown in FIG. .3 and to the anode of the thyristor 28, the cathode of which is connected to the negative terminal 22 of the power source. The control electrode of the thyristor 28 is connected to the microcontroller 24 (MK).

Защитные элементы 17 (ЗЭ4), 18 (ЗЭ5), 19 (ЗЭ6) одинаковы и состоят из тех же элементов, что и защитные элементы 14 (ЗЭ1), 15 (ЗЭ2), 16 (ЗЭ3), но их плавкая вставка 27 подключена к плюсовому выводу 21 второго источника питания, а анод тиристора 28 подключен к отрицательному 23 выводу второго источника питания.The protective elements 17 (ZE4), 18 (ZE5), 19 (ZE6) are the same and consist of the same elements as the protective elements 14 (ZE1), 15 (ZE2), 16 (ZE3), but their fuse box 27 is connected to the positive terminal 21 of the second power source, and the anode of the thyristor 28 is connected to the negative 23 terminal of the second power source.

Преобразовательные ячейки 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) одинаковы. Например, 5 (ПЯ1), состоит из управляемого ключа 29 (фиг.3), подключенного между первым выводом статорной обмотки электродвигателя и отрицательным выводом источника питания 22. Вторым выводом статорная обмотка подключена к соответствующему защитному элементу, например 14 (ЗЭ1). Силовой ключ 29 связан с микроконтроллером 24 (МК). Параллельно силовому ключу 29 подключен диод 30, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания 22, а катод подключен к точке соединения нижнего вывода статорной обмотки с силовым ключом 29, параллельно статорной обмотке подключен диод 31, анод которого соединен с первым выводом обмотки статора, а катод подключен ко второму выводу статорной обмотки.The conversion cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) are the same. For example, 5 (ПЯ1), consists of a controlled key 29 (Fig. 3) connected between the first output of the stator winding of the electric motor and the negative output of the power source 22. The second output of the stator winding is connected to the corresponding protective element, for example 14 (ЗЭ1). The power switch 29 is connected to the microcontroller 24 (MK). In parallel with the power switch 29, a diode 30 is connected, the anode of which is connected to the negative terminal of the power supply 22, and the cathode is connected to the connection point of the lower terminal of the stator winding with the power switch 29, a diode 31 is connected in parallel with the stator winding, the anode of which is connected to the first terminal of the stator winding, and the cathode is connected to the second terminal of the stator winding.

Преобразовательные ячейки 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) одинаковы и состоят из тех же элементов, что и преобразовательные ячейки 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), но их силовой ключ 29 и анод диода 30 подключены к отрицательному выводу 23 второго источника питания.Converter cells 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6) are identical and consist of the same elements as converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), but their power switch 29 and the anode the diode 30 is connected to the negative terminal 23 of the second power source.

Преобразователь частоты 32 (ПЧ1) состоит соответственно из преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3). Преобразователь частоты 33 (ПЧ2) состоит соответственно из преобразовательных ячеек 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6).The frequency converter 32 (ПЧ1) consists of converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), respectively. The frequency converter 33 (ПЧ2) consists of converter cells 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6), respectively.

В качестве вентильно-индукторного двигателя 1 (ВИД) можно выбрать любой m-фазный двигатель, например вентильно-индукторный электродвигатель со степенью защиты IP 44, изготовленный в корпусе АИР80 А4. В качестве датчиков тока 2, 3, 4, 8, 9, 10 могут быть использованы стандартные датчики с гальванической развязкой, например, модули ЛЕМ типа LA 25-NP. Датчик положения 25 (ДП) может быть любого типа с аналоговым или цифровым выходом, например BE 178A. В качестве микроконтроллера 24 (МК) может быть выбран одноплатный микроконтроллер типа АТ89С2051 с тактовой частотой 4 МГц. Задатчик частоты вращения 26 (ЗЧВ) может быть выполнен в виде блока, вырабатывающего аналоговый или цифровой сигнал задания.As a valve-induction motor 1 (VID), you can choose any m-phase motor, for example, a valve-induction motor with a degree of protection IP 44, made in the AIR80 A4 housing. As current sensors 2, 3, 4, 8, 9, 10, standard sensors with galvanic isolation can be used, for example, LEM modules of type LA 25-NP. The position sensor 25 (DP) can be of any type with an analog or digital output, for example BE 178A. As a microcontroller 24 (MK), a single-board microcontroller type AT89C2051 with a clock frequency of 4 MHz can be selected. The speed controller 26 (ZHV) can be made in the form of a block that generates an analog or digital reference signal.

Входной величиной вентильно-индукторного электропривода со свойством живучести является сигнал с задатчика частоты вращения 26 (ЗЧВ), который поступает в микроконтроллер 24 (МК). Фазные токи двигателя, определяемые с помощью датчиков тока 2, 3, 4, 8, 9, 10, и угол поворота вала двигателя, который определяется с помощью датчика положения 25 (ДП), поступают на микроконтроллер 24 (МК), в котором вырабатываются задания на токи для каждой фазы электродвигателя, поступающие в преобразовательные ячейки 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6).The input value of the valve-inductor electric drive with the survivability property is the signal from the rotational speed setter 26 (ZCHV), which enters the microcontroller 24 (MK). Phase currents of the motor, determined using current sensors 2, 3, 4, 8, 9, 10, and the angle of rotation of the motor shaft, which is determined using the position sensor 25 (DP), are supplied to the microcontroller 24 (MK), in which tasks are generated currents for each phase of the electric motor entering the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6).

Микроконтроллер 24 (МК), на основе анализа соответствующих фазных токов, производит непрерывную диагностику рабочего состояния преобразовательных ячеек 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6), и в случае наличия неисправности типа «невыключение» ключа, например силового ключа 29 преобразовательной ячейки 5 (ПЯ1) (фиг.3), формируется бит отказа преобразовательной ячейки 5 (ПЯ1) типа «невыключение». Бит отказа типа «невыключение» включает соответствующий защитный элемент, например 14 (ЗЭ1) (фиг.2), и происходит перегорание плавкой вставки 27 по принудительно включаемому коротящему тиристору 28, в результате чего обеспечивается блокирование отказавшей преобразовательной ячейки, например 5 (ПЯ1) трехфазного преобразователя частоты 31 (ПЧ1), при этом оставшиеся 2 преобразовательные ячейки 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), первого независимого канала продолжают свою работу.Microcontroller 24 (MK), based on the analysis of the corresponding phase currents, performs continuous diagnostics of the operating state of the converter cells 5 (ПЯ1), 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3), 11 (ПЯ4), 12 (ПЯ5), 13 (ПЯ6), and if there is a malfunction of the type “non-shutdown” of the key, for example the power switch 29 of the converter cell 5 (ПЯ1) (Fig. 3), a failure bit of the converter cell 5 (ПЯ1) of the type “non-shutdown” is generated. The non-shutdown failure bit includes an appropriate protective element, for example 14 (ЗЭ1) (Fig. 2), and the fuse-link 27 burns over the forced-on short-circuit thyristor 28, as a result of which a failed converter cell is blocked, for example, 5 (ПЯ1) three-phase frequency converter 31 (ПЧ1), while the remaining 2 converter cells 6 (ПЯ2), 7 (ПЯ3) of the first independent channel continue their work.

Соответствующая преобразовательная ячейка 11 (ПЯ4) второго независимого канала получает увеличенное задание на ток, в результате чего происходит компенсация момента двигателя, без формирования тормозного момента, как это было в прототипе.The corresponding converter cell 11 (ПЯ4) of the second independent channel receives an increased current demand, as a result of which the motor torque is compensated, without the formation of the braking torque, as was the case in the prototype.

В нормальном режиме работы преобразовательной ячейки, например 5 (ПЯ1), (фиг.3) силовой ключ 29 работает в импульсном режиме, после выключения ключа в паузе коммутации ток статорной обмотки замыкается через открытый диод 31. В случае выявления неисправностей типа: «невключение» ключа преобразовательной ячейки, например 5 (ПЯ1), или обрыве обмотки статора, формируется бит отказа преобразовательной ячейки типа «невключение». Срабатывание защитного элемента 14 (ЗЭ1) (фиг.2) не происходит. Соответствующая преобразовательная ячейка 11 (ПЯ4) второго независимого канала получает увеличенное задание на ток, в результате чего происходит компенсация момента электродвигателя выбывшей из работы фазы, но без провалов по моменту работающего электродвигателя, как в случае прототипа.In the normal mode of operation of the converter cell, for example 5 (ПЯ1), (Fig. 3), the power switch 29 operates in a pulsed mode, after the switch is turned off during a switching pause, the stator winding current closes through the open diode 31. In case of malfunctions such as: "non-inclusion" the key of the converter cell, for example 5 (ПЯ1), or a break in the stator winding, a failure bit of the converter cell of the “non-inclusion” type is formed. The operation of the protective element 14 (ZE1) (figure 2) does not occur. The corresponding converter cell 11 (ПЯ4) of the second independent channel receives an increased current demand, as a result of which the moment of the electric motor is compensated for the phase that is out of operation, but without dips in time of the working electric motor, as in the case of the prototype.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить отказоустойчивость и обеспечить живучесть n-канального, m-фазного вентильно-индукторного электропривода при аварийном отключении одной из фаз двигателя при неисправностях типа: «невыключение», «невключение» ключа преобразовательной ячейки или обрыве обмотки статора.Thus, the proposed technical solution allows to increase fault tolerance and ensure the survivability of the n-channel, m-phase valve-inductor electric drive during an emergency shutdown of one of the engine phases in the event of malfunctions such as “failure to switch off”, “failure to turn on” the converter cell key or stator winding breakage.

Claims

1. Valve-inductor electric drive with the survivability property, comprising a valve-inductor electric motor having a multiphase stator winding, divided into n independent channels, where n≥2 and with m-phase execution of each channel, where m≥3, and the stator winding is connected to n multiphase frequency converters connected to n independent power sources, rotor position sensor, characterized in that the valve-inductor motor is connected to each converter cell through current sensors, which are connected with a microcontroller, protective elements are connected to each m converter cell of each n-th frequency converter and to the corresponding power source, converter cells are connected to the negative terminal of the corresponding power source, all protective elements and converter cells are connected to the microcontroller, a valve-inductor motor shaft is installed a position sensor that is connected to the microcontroller to which the motor shaft speed adjuster is connected.

2. The device according to claim 1, characterized in that each protective element consists of a fuse, connected at one end to the positive terminal of the corresponding power source, and at the other end to the converter cell and to the thyristor anode, the cathode of which and the converter cell are connected to the negative terminal the same power source, and the thyristor control electrode is connected to the microcontroller.

3. The device according to claim 1, characterized in that each converter cell consists of a power switch connected to the first output of the stator winding of the valve-inductor electric motor and a negative output of the power source, the second output of the stator winding is connected to the corresponding protective element, the power switch is connected to by a microcontroller, a diode is connected in parallel with the power switch, the anode of which is connected to the negative output of the power source, and the cathode is connected to the first output of the stator winding, in parallel with hydrochloric winding is connected a diode, the anode of which is connected to a first terminal of the stator winding, and a cathode connected to the second terminal of the stator winding valve-inductor motor.