Реализация защит от аварийных режимов в электроприводе вентиляторов малой мощности

Максим [Maksim] Сергеевич [S.] Яковенко [Yakovenko]; Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Анучин [Anuchin]; Вадим [Vadim] Николаевич [N.] Остриров [Ostrirov]; Константин [Konstantin] Викторович [V.] Мильский [Milsky]

doi:10.24160/1993-6982-2019-3-80-86

Максим [Maksim] Сергеевич [S.] Яковенко [Yakovenko]
Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Анучин [Anuchin]
Вадим [Vadim] Николаевич [N.] Остриров [Ostrirov]
Константин [Konstantin] Викторович [V.] Мильский [Milsky]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-3-80-86

Ключевые слова: защита инвертора, трансформатор тока, электропривод, защита от короткого замыкания

Аннотация

Статья посвящена разработке инвертора для привода вентиляторов обдува тормозных резисторов и ребер радиатора мощного преобразователя тягового электропривода вагона метро. Поскольку данный привод маломощный, то принято решение о разработке инвертора с минимально возможной стоимостью. Для получения необходимых результатов решено исключить защиты от некоторых аварийных режимов, вероятность которых очень низкая. Предложено использовать дешевые микросхемы драйверов транзисторных ключей, а защиту от короткого замыкания реализовать при помощи трансформаторов тока. Трансформаторы тока имеют очень высокую полосу пропускания и в данном случае могут быть использованы не только для защиты двигателя, но и для защиты транзисторных ключей инвертора. Сигналы от трансформаторов тока выпрямляются маломощным выпрямителем, что позволяет исключить раздельную обработку положительной и отрицательной полуволн фазного тока. Затем выпрямленные сигналы поступают на вход схемы защиты, реализованной на операционных усилителях. Суммарное время отклика системы защиты от короткого замыкания на входной сигнал составляет около 1 мкс. При измерении выходных сигналов трансформаторов тока можно получить достаточное количество данных для организации защит от перегрузки, обрыва фазы, асимметрии нагрузки, а также тепловой защиты. Приведены алгоритмы определения аварийных режимов для их реализации в составе микропроцессорной системы управления электроприводом. Предложенные решения исследованы на математической модели и на макетном образце инвертора и доказали свою работоспособность.

Сведения об авторах

Максим [Maksim] Сергеевич [S.] Яковенко [Yakovenko]

аспирант кафедры автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ», e-mail: maksim-13@yandex.ru

Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Анучин [Anuchin]

доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ», e-mail: AnuchinAS@mpei.ru

Вадим [Vadim] Николаевич [N.] Остриров [Ostrirov]

доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ», e-mail: ostrirovvn@cycle-p.ru

Константин [Konstantin] Викторович [V.] Мильский [Milsky]

начальник отдела научно-технического развития ООО НПП «Цикл Плюс», e-mail: kostyanmls@mail.ru

Литература

1. Wong K.F., Cheng K.W.E., Ho S.L. Low Cost Highside Gate Drive Power Supply for Switched Reluctance Machines. Proc. III Intern. Conf. Power Electronics Syst. and Appl. 2009:1—4.
2. Özkiliç M.C., Honsberg M., Radke T. A Novel Intelligent Power Module (IPM) in a Compact Transfer Mold Package with New High Voltage Integrated Circuit (HVIC) and Integrated Bootstrap Diodes. Proc. XIV Intern. Power Electronics and Motion Control Conf. 2010:14—18.
3. Wang Y., Tanaka T., Iwagami T. New Industrial Series Transfer Mold MINI-DIPIPM with Integrated BSD and Temperature Measurement Function. Proc. Intern. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management. 2014:272—276.
4. Grbovic P.J., Arpilliere M. IGBT Cross Conduction Phenomenon — Origin and simple Protection Gate Driving Technique. Proc. XIII European Conf. Power Electronics and Applications. 2009:10.
5. Broadcom Inc. [Офиц сайт] .https://www.broadcom. com/products/optocouplers/industrial-plastic/isolated-gate- drive-optocouplers/highly-integrated-smart-gate-drives/ hcpl-316j (дата обращения 05.07.2018).
6. Broadcom Inc. [Офиц сайт] https://www.broadcom. com/products/optocouplers/industrial-plastic/isolated-gate- drive-optocouplers/gate-drives/hcpl-314j (дата обращения 05.07.2018).
7. Liang-Deng H., Chi S., Yu-Lin C., Zhi-Hua Z. Online Measuring Method of High-power IGBT Collector Current. Proc. XVII Intern. Conf. Electrical Machines and Syst. 2014:1945—1951.
---
Для цитирования: Яковенко М.С., Анучин А.С., Остриров В.Н., Мильский К.В. Реализация защит от аварийных режимов в электроприводе вентиляторов малой мощности // Вестник МЭИ. 2019. № 3. С. 80—86. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-80-86.
---
Работа выполнена при поддержке: Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 8.8313.2017/BCh)
---
Конфликт интересов: статья перепечатана с разрешения IEEE. Yakovenko M., Anuchin A., Ostrirov V., Milskiy K. Implementation of a Protected Low-Cost Voltage-Source Inverter // Proc. X Intern. Conf. Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). Novocherkassk. 2018. Pp. 1—4. DOI: 10.1109 / ICEPDS.2018.8571829.
#
1. Wong K.F., Cheng K.W.E., Ho S.L. Low Cost Highside Gate Drive Power Supply for Switched Reluctance Machines. Proc. III Intern. Conf. Power Electronics Syst. and Appl. 2009:1—4.
2. Özkiliç M.C., Honsberg M., Radke T. A Novel Intelligent Power Module (IPM) in a Compact Transfer Mold Package with New High Voltage Integrated Circuit (HVIC) and Integrated Bootstrap Diodes. Proc. XIV Intern. Power Electronics and Motion Control Conf. 2010:14—18.
3. Wang Y., Tanaka T., Iwagami T. New Industrial Series Transfer Mold MINI-DIPIPM with Integrated BSD and Temperature Measurement Function. Proc. Intern. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management. 2014:272—276.
4. Grbovic P.J., Arpilliere M. IGBT Cross Conduction Phenomenon — Origin and simple Protection Gate Driving Technique. Proc. XIII European Conf. Power Electronics and Applications. 2009:10.
5. Broadcom Inc. [Ofits. sayt] .https://www.broadcom. com/products/optocouplers/industrial-plastic/isolated-gate- drive-optocouplers/highly-integrated-smart-gate-drives/ hcpl-316j (Data Obrashcheniya 05.07.2018).
6. Broadcom Inc. [Ofits. sayt] https://www.broadcom. com/products/optocouplers/industrial-plastic/isolated-gate- drive-optocouplers/gate-drives/hcpl-314j (Data Obrashche- niya 05.07.2018).
7. Liang-Deng H., Chi S., Yu-Lin C., Zhi-Hua Z. Online Measuring Method of High-power IGBT Collector Current. Proc. XVII Intern. Conf. Electrical Machines and Syst. 2014:1945—1951.
---
For citation: Yakovenko M.S., Anuchin A.S., Ostrirov V.N., Milsky K.V. Implementation of Emergency Protections for the Electric Drive of Small-Capacity Fans. Bulletin of MPEI. 2019;3:80—86. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-3-80-86.
---
The work is executed at support: The Ministry of Education and Science of the Russian Federation (grants No. 8.8313.2017/BCh)
---
Conflict of interests: paper is reprinted with permission from IEEE. Yakovenko M., Anuchin A., Ostrirov V., Milskiy K. Implementation of a Protected Low-Cost Voltage-Source Inverter // Proc. X Intern. Conf. Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). Novocherkassk. 2018. Pp. 1—4. DOI: 10.1109 / ICEPDS.2018.8571829.