RU108854U1

RU108854U1 - STAND FOR VERIFICATION OF FREQUENCY CONVERTERS AND NUMBER OF PHASES

Info

Publication number: RU108854U1
Application number: RU2011117733/28U
Authority: RU
Inventors: Игорь Леонидович Каневский; Андрей Владимирович Добряков; Андрей Александрович Потапов; Игорь Владимирович Ильченко; Татьяна Станиславовна Бардачева; Сергей Леонидович Лобанов
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-09-27

Abstract

Стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз, содержащий связанные между собой модуль технологических устройств, включающий в себя блок питания, блок нагрузок, технологический образец ПЧФ и блок реактивной нагрузки, модуль управления, содержащий блок регулировок, блок коммутации, блок индикации и измерений, имеющий секундомер и модуль аналого-цифрового преобразователя, соединенный с управляющим устройством, оснащенным сервисной программой, снабженной пользовательским интерфейсом, отличающийся тем, что в модуль управления дополнительно введена панель коммутационных устройств, связанная с блоком индикации и измерений, имеющим устройство дистанционного управления электронным секундомером, а в модуль аналого-цифрового преобразователя дополнительно введены плата датчиков напряжения и адаптер ввода данных с инвертирующим усилителем, удаленные из схемы управляющего устройства для возможности применения компьютера типа «ноутбук». A test stand for frequency converters and the number of phases, comprising a module of technological devices interconnected, including a power supply unit, a load unit, a PCP process sample and a reactive load unit, a control module containing an adjustment unit, a switching unit, an indication and measurement unit having a stopwatch and an analog-to-digital converter module connected to a control device equipped with a service program equipped with a user interface, characterized in that in the control module A panel of switching devices connected to the display and measurement unit with a remote control device for an electronic stopwatch has been introduced, and a voltage sensor board and data input adapter with an inverting amplifier, removed from the control unit circuit for the possibility of using a computer of the type, have been added to the analog-to-digital converter module "laptop".

Description

Полезная модель относится к области технологических устройств и может быть использована для демонстрации и получения практических навыков при проведении операции наладки преобразователей серии ПЧФ, устанавливаемых на электроподвижном составе.The utility model relates to the field of technological devices and can be used to demonstrate and gain practical skills during the commissioning operation of PCF series converters installed on an electrically rolling stock.

Известно устройство для контроля монтажа (RU, заявка №2000109330, МПК 7 G01R 31/02, G01R 31/00), содержащее корпус, систему управления и соединенные с ней контактные элементы для подключения объекта контроля. Недостатками этого устройства являются: нумерация ячеек кодирующей матрицы, требующая перепрограммирования в соответствии с порядковыми номерами проводов проверяемого кабеля, наличие системы управления контролем монтажа, выполненной с использованием зуммера и блока питания, необходимость настройки программируемого микроконтроллера по эталонному объекту контроля и отсутствие сохранения результатов в электронной базе данных.A device for monitoring installation (RU, application No. 2000109330, IPC 7 G01R 31/02, G01R 31/00) is known, comprising a housing, a control system and contact elements connected thereto for connecting the monitoring object. The disadvantages of this device are: the numbering of the cells of the encoding matrix, which requires reprogramming in accordance with the serial numbers of the wires of the cable being tested, the presence of an installation control control system made using a buzzer and power supply, the need to configure a programmable microcontroller according to the reference object of control, and the lack of saving the results in an electronic database data.

Известно также устройство для прозвонки многожильного кабеля (RU заявка №2001104083 А, 7 G01R 31/00, G01D 3/00), содержащее кодирующую матрицу, выполненную в виде соединенных между собой информационных шин и развязывающих диодов для обеспечения требуемой разрядности.It is also known a device for dialing a multicore cable (RU application No. 2001104083 A, 7 G01R 31/00, G01D 3/00), containing a coding matrix made in the form of interconnected data buses and decoupling diodes to provide the required bit depth.

Недостатком этого устройства является использование средства дискретизации для получения набора отсчетов каждого из двух сигналов только для двух различных моментов времени.The disadvantage of this device is the use of discretization to obtain a set of samples of each of the two signals for only two different points in time.

Известен электрифицированный стенд для исследования электрических машин (RU заявка №2002123027 А, 7 G01R 31/00), содержащий источник питания, блок силовой с тиристорами, приводной двигатель, исследуемую электрическую машину с датчиком частоты вращения, прибор контроля частоты вращения, блок управления, переключатель режима синхронизации.Known electrified stand for the study of electrical machines (RU application No. 2002123027 A, 7 G01R 31/00), containing a power source, a power unit with thyristors, a drive motor, an electric machine under study with a speed sensor, speed control device, control unit, switch synchronization mode.

Недостатком этого устройства является использование в качестве датчика частоты вращения синхронного тахогенератора.The disadvantage of this device is the use of a synchronous tachogenerator as a speed sensor.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз СП ПЧФ-1 («Вестник ВЭлНИИ», №55, стр.198-208 научное издание ОАО «ВЭлНИИ», г.Новочеркасск, 2008 г., УДК 629.423.3:681.326.7), содержащий модуль технологических устройств для организации замкнутой системы регулирования, состоящий из блока питания, блока нагрузки, имитирующего алгоритм работы вспомогательного привода локомотива в эксплуатационных условиях, технологический образец ПЧФ, а также блок реактивной нагрузки в виде асинхронного двигателя, параметры которого контролирует электронный малогабаритный датчик частоты вращения, снабженный программным интерфейсом связи с электронным тахометром на основе секундомера типа СИ-8, входящего в состав блока индикации модуля управления, который посредством блока регулировок и коммутации связывает модуль технологических устройств с управляющим устройством посредством платы автоматизации и связанных с нею исполнительных элементов.The closest technical solution, selected as a prototype, is a test bench for frequency converters and the number of phases of the joint venture PChF-1 (Vestnik VELNII, No. 55, pages 188-208, scientific publication of VELNII OJSC, Novocherkassk, 2008 , UDC 629.423.3: 681.326.7), containing a module of technological devices for organizing a closed-loop control system, consisting of a power supply unit, a load unit simulating the operation algorithm of the auxiliary drive of a locomotive in operating conditions, a PCF process sample, and also a reactive load unit in the forman asynchronous motor, the parameters of which are controlled by an electronic small-sized speed sensor, equipped with a program interface for communication with an electronic tachometer based on a SI-8 type stopwatch, which is part of the display unit of the control module, which, through the adjustment and switching unit, connects the technological device module to the control device via a board automation and related executive elements.

Недостаток прототипа - ограниченные функциональные возможности, т.к. невозможен контроль целостности электрических проводников и правильности электрического монтажа системы управления (СУ) ПЧФ после сборки или во время проведения ремонтных работ и дистанционное управление электронным секундомером СИ-8, а также невозможна регистрация и автоматизированная обработка контролируемых сигналов с сохранением данных в электронном виде.The disadvantage of the prototype is limited functionality, because it is impossible to control the integrity of electrical conductors and the correct electrical installation of the PCF control system (SU) after assembly or during repair work and the remote control of the SI-8 electronic stopwatch, and it is also impossible to register and automatically process controlled signals with saving data in electronic form.

Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей. Указанная задача решается тем, что в стенд, содержащий модуль технологических устройств, включающий в себя блок питания, блок нагрузки, технологический образец ПЧФ и блок реактивной нагрузки; модуль управления, включающий в себя блок регулировок, блок коммутации, блок индикации и измерений, имеющий секундомер, а также - модуль аналого-цифрового преобразователя, соединенный с управляющим устройством, оснащенный сервисной программой, причем блок нагрузки взаимодействует с блоком регулировок и блоком коммутации модуля управления, а технологический образец ПЧФ - с модулем аналого-цифрового преобразователя, введены новые существенные признаки: в модуль управления дополнительно введена панель коммутационных устройств, связанная с блоком индикации и измерений, имеющего устройство дистанционного управления электронным секундомером, а в модуль аналого-цифрового преобразователя дополнительно введены плата датчиков напряжения и адаптер ввода данных с инвертирующим усилителем, удаленные из схемы управляющего устройства с возможностью применения компьютера типа «ноутбук».The purpose of the utility model is to expand the functionality. This problem is solved in that in a stand containing a module of technological devices, including a power supply unit, a load unit, a technological sample of the PCF and a reactive load unit; a control module including an adjustment unit, a switching unit, an indication and measurement unit having a stopwatch, and an analog-to-digital converter module connected to a control device equipped with a service program, the load unit interacting with the adjustment unit and the switching unit of the control module , and the PCF technological sample - with an analog-to-digital converter module, new significant features have been introduced: an additional panel of switching devices, connected to a display unit and measurement device having remote control of an electronic stop-watch, and a module of analog-to-digital converter further introduced charge voltage sensors and the data input to the inverting amplifier adapter removed from the circuit control device to apply a "notebook" type computer.

Предложенное техническое решение позволяет достичь технического результата - полной автоматизации проверки работоспособности ПЧФ в замкнутой системе регулирования с контролем сигналов входных воздействий, целостности электрических проводников и правильности электрического монтажа, отображение и сохранение данных в электронном виде.The proposed technical solution allows to achieve a technical result - complete automation of the PCF operability check in a closed-loop control system with control of input signals, integrity of electrical conductors and correct electrical installation, display and storage of data in electronic form.

Введение панели коммутационных устройств на основе модулей типа БКМ-1 при выполнении операций контроля электрического монтажа блоков ПЧФ сократило время ее проведения и исключило влияние человеческого фактора при проверке не только целостности электрических проводников, но и правильности их монтажа при сборке.The introduction of a panel of switching devices based on modules of the BKM-1 type during control operations for the electrical installation of PCF units reduced its time and eliminated the influence of the human factor when checking not only the integrity of electrical conductors, but also the correctness of their installation during assembly.

Дистанционное управление секундомером СИ-8 обеспечивает автоматическое измерение интервалов времени при проверке алгоритма работы СУ ПЧФ.The remote control of the SI-8 stopwatch provides automatic measurement of time intervals when checking the operation algorithm of the control system of the PCF.

Применение масштабирования контролируемых сигналов посредством платы датчиков напряжения, многофункционального адаптера сбора данных и управления NI USB-6229 с платой инвертирующих усилителей автоматизирует процесс регистрации параметров ПЧФ посредством универсальной сервисной программы на основе интерактивного пользовательского интерфейса, позволяющего обрабатывать данные и хранить их в электронном виде, исключая перепрограммирование под тип испытываемого образца ПЧФ.The scaling of controlled signals by means of a voltage sensor board, a multifunctional data acquisition and control adapter NI USB-6229 with an inverting amplifier board automates the recording of PCF parameters through a universal service program based on an interactive user interface that allows you to process data and store it electronically, eliminating reprogramming under the type of test sample PCP.

Замена управляющего устройства компьютером типа «ноутбук» создает рабочее место оператора, обеспечивающее мобильность и универсальность при контроле алгоритма работы ПЧФ в схеме электровоза, находящегося в помещении локомотивного депо, цеха предприятия или испытательного центра.Replacing the control device with a laptop computer creates an operator’s workstation that provides mobility and versatility in controlling the PCF operation algorithm in an electric locomotive circuit located in the premises of a locomotive depot, enterprise workshop or test center.

Предложенное техническое решение позволяет обеспечить проверку эксплуатационных параметров системы управления преобразователей ПЧФ в условиях стендовой проверки для замкнутой системы, тем самым создавая эксплуатационные режимы работы. Упрощение функций управления стендом обеспечивает возможности при обучении персонала принципам работы систем регулируемой вентиляции локомотивов переменного и постоянного тока.The proposed technical solution allows to verify the operational parameters of the control system of PCF converters in the conditions of bench testing for a closed system, thereby creating operational modes of operation. Simplification of the control functions of the bench provides opportunities for training personnel on the principles of operation of the controlled ventilation systems of AC and DC locomotives.

Стенд представляет собой многофункциональный демонстрационный и наладочный комплекс, обеспечивающий получение знаний и умений по множеству индивидуальных профессиональных категорий. Это позволяет применять его при проведении практических занятий в центрах профессионального обучения. Предложенная полезная модель демонстрирует способы применения средств автоматизации при осуществлении технического контроля электропривода системы регулируемой вентиляции магистральных электровозов. Построенный таким образом стенд способен моделировать широкий набор реальных ситуаций, задаваемых оператором в соответствии с методикой контроля и диагностики преобразователей серии ПЧФ.The stand is a multifunctional demonstration and commissioning complex that provides knowledge and skills in many individual professional categories. This allows you to apply it when conducting practical classes in vocational training centers. The proposed utility model demonstrates how to use automation in the implementation of technical control of the electric drive of the system of controlled ventilation of main electric locomotives. The stand constructed in such a way is able to simulate a wide range of real-life situations set by the operator in accordance with the monitoring and diagnostic methods of the PCF series converters.

Приведенная совокупность существенных признаков, характеризующая заявленный объект, расширяет возможности контроля и исследования замкнутой системы регулирования на основе преобразователей серии ПЧФ при автоматизации формирования сигналов входных воздействий, что и позволяет решить поставленную задачу.The given set of essential features characterizing the claimed object expands the possibilities of monitoring and studying a closed-loop control system based on PCF series converters for automation of input signal formation, which allows us to solve the problem.

Анализ уровня техники показывает, что не известен стенд, которому присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данной полезной модели. Это свидетельствует о новизне предложенного технического решения.The analysis of the prior art shows that the stand is not known, which is characterized by features identical to all the essential features of this utility model. This indicates the novelty of the proposed technical solution.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, т.к. может быть изготовлено в условиях серийного и единичного производства с применением различных выпускаемых серийно комплектующих, а, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".The proposed technical solution is industrially applicable, efficient, feasible and reproducible, because can be manufactured under conditions of serial and single production using various commercially available components, and, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability".

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1) - структура стенда;The essence of the utility model is illustrated by the drawing (figure 1) - the structure of the stand;

Стенд проверки преобразователей частоты и числа фаз серии ПЧФ модификация СП ПЧФ-3) содержит модуль технологических устройств 1, модуль управления 2, модуль аналого-цифрового преобразователя 3, рабочее место на основе персонального компьютера типа «ноутбук» 4.The test stand for frequency converters and the number of phases of the PCF series modification SP PCF-3) contains a module of technological devices 1, a control module 2, an analog-to-digital converter module 3, a workstation based on a personal computer of the “laptop” type 4.

Модуль технологических устройств 1, предназначенный для питания электрической схемы стенда, обеспечения заданной нагрузки для системы управления технологического образца ПЧФ и реактивной нагрузки, имитирующей работу вспомогательного привода локомотива в эксплуатационных условиях, состоит из блока питания 5, блока нагрузки 6, технологического образца преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7 и блока реактивной нагрузки 8.The module of technological devices 1, designed to power the electrical circuit of the stand, to provide the specified load for the control system of the technological design of the PCF and the reactive load simulating the operation of the auxiliary drive of the locomotive in operating conditions, consists of a power supply 5, a load unit 6, a technological sample of the frequency converter and a number phases (PCP) 7 and reactive load unit 8.

Модуль управления 2, предназначенный для изменения входных воздействий при проверке ПЧФ, коммутации контрольных точек исследуемого объекта со стендом, измерения входных параметров и обеспечения замещения органов управления стендом средствами автоматизации, состоит из блока регулировок 9, связанного с блоком нагрузки 6 (в модуле технологических устройств 1), взаимодействующим с блоком коммутации 10, а также блок индикации и измерений 11, связанный с технологическим образцом преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7 и взаимодействующий с панелью коммутационных устройств 12, являющейся электронным селектором, составленным из блоков коммутации типа БКМ-1, управляемых в соответствии с алгоритмом сервисного программного обеспечения при проверке целостности и правильности электрического монтажа в кассетных модулях системы управления преобразователем.Control module 2, designed to change the input actions when checking the IFF, switching control points of the test object with the stand, measuring input parameters and ensuring the replacement of the stand controls by automation means, consists of the adjustment block 9 connected to the load block 6 (in the module of technological devices 1 ), interacting with the switching unit 10, as well as the display and measurement unit 11, associated with the technological sample of the frequency converter and the number of phases (PCP) 7 and interacting with the patch panel of switching devices 12, an electronic selector which is composed of switching units BKM-1 type, controlled in accordance with the service software algorithm when checking the integrity and correctness of the electrical installation in cluster units converter control system.

Модуль аналого-цифрового преобразователя 3 предназначен для подготовки информации об измеряемом объекте в форме, доступной для получения качественного значения измеряемой величины и отображения её средствами измерения или с помощью специализированного сервисного программного обеспечения на экране монитора управляющего устройства на основе персонального компьютера 4, который взаимодействует с платой датчиков напряжения 13 посредством многофункционального адаптера NI USB-6229 ввода данных 14, взаимодействующего с управляющим устройством. В свою очередь плата датчиков напряжения 13 взаимодействует с технологическим образцом преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ) 7.The analog-to-digital converter module 3 is designed to prepare information about the measured object in a form that is accessible to obtain the qualitative value of the measured value and display it by means of measurement or using specialized service software on the monitor screen of a control device based on a personal computer 4 that interacts with the board voltage sensors 13 through multifunction adapter NI USB-6229 data input 14, interacting with the control device . In turn, the voltage sensor board 13 interacts with the technological sample of the frequency converter and the number of phases (PCF) 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для проверки работоспособности и контроля параметров системы преобразования частоты и числа фаз (СП ПЧЧФ) оператор с помощью внешних проводников соединяет модуль технологических устройств 1, модуль управления 2, модуль аналого-цифрового преобразователя 3 с рабочим местом оператора и персональным компьютером 4 согласно схемы путем коммутации соответствующих контактных гнезд, расположенных на боковой поверхности стенда. После включения стенда в блоке питания 5 понижают сетевое напряжение и обеспечивают гальваническую развязку цепей постоянного и переменного токов с целью исключения электрической связи испытательного напряжения, поступающего в схему модуля технологических устройств, где с помощью органов управления устанавливают необходимый его уровень воздействия на элементы блока нагрузки 6, формирующие характер воздействия образца ПЧФ 7 и блока реактивной нагрузки 8. Алгоритм работы системы управления преобразователем ПЧФ стенда задается соответствующими элементами в блоке регулировок 9 и с помощью тумблеров изменения режимов в модуле коммутации 10. Контроль работоспособности ПЧФ осуществляется средствами измерений в блоке индикации и измерений 11. При выполнении проверки целостности и правильности электрического монтажа в ПЧФ используют панель коммутационных устройств 12. При этом подключение к контрольным точкам стенда контрольно-измерительных приборов и осциллографа обеспечивают галетные переключатели типа ПГК, а в автоматизированном режиме - плата датчиков напряжения 13 и адаптер ввода данных 14. В процессе работы преобразователя правильность выполнения алгоритма индицируется светоизлучающими диодами блока индикации и измерений 11. Интервалы времени между этапами в алгоритме ПЧФ отображает электронный секундомер, а текущее значение частоты вращения электродвигателя-имитатора - электронный тахометр, входящий в блок индикации и измерений. В случае необходимости регулировки параметров СУ ПЧФ выполнение алгоритма работы останавливается соответствующими тумблерами в модуле коммутации 10 и производится наладка кассетных блоков. В автоматизированный режим стенд переводится тумблером в блоке модуля управления 2. При этом штатный процесс работы преобразователя 7 прерывается, все органы управления устанавливают в исходное состояние. Компьютер 4, взаимодействуя с модулем аналого-цифрового преобразователя 3 стенда посредством сервисного программного обеспечения, регистрирует параметры, поступающие через панель коммутационных устройств 12 модуля управления 2 по каналу связи от адаптера ввода данных 14. Стенд позволяет изменять свою структуру, обеспечивая этим выполнение множество других исследовательских работ.To test the operability and control of the parameters of the frequency conversion system and the number of phases (SP PFCHF), the operator, using external conductors, connects the technological device module 1, control module 2, analog-to-digital converter module 3 with the operator's workstation and personal computer 4 according to the diagram by switching the corresponding contact nests located on the side surface of the stand. After the stand is turned on in the power supply unit 5, the mains voltage is reduced and galvanic isolation of the direct and alternating current circuits is provided in order to exclude the electrical connection of the test voltage coming into the circuit of the module of technological devices, where the necessary level of influence on the elements of the load unit 6 is set using the controls, forming the nature of the impact of the PCF sample 7 and reactive load unit 8. The algorithm of the control system of the PCP converter stand is set accordingly by the existing elements in the control unit 9 and with the help of the toggle switches changing the modes in the switching module 10. The operation of the PCF is controlled by measuring means in the display and measurement unit 11. When checking the integrity and correctness of the electrical installation in the PCF, the panel of switching devices 12 is used. control points of the instrumentation and oscilloscope bench are provided with PGK type wrench switches, and in the automated mode, voltage sensor board 13 and data input adapter 14. During the operation of the converter, the correct execution of the algorithm is indicated by light-emitting diodes of the indication and measurement unit 11. The time intervals between steps in the PCF algorithm are displayed by an electronic stopwatch, and the current value of the rotational speed of the electric motor-simulator is displayed by an electronic tachometer included in the indication and measurement unit . If it is necessary to adjust the parameters of the control unit, the execution of the operation algorithm is stopped by the corresponding toggle switches in the switching module 10 and the cassette blocks are set up. In automated mode, the stand is translated by a toggle switch in the block of the control module 2. At the same time, the regular operation of the converter 7 is interrupted, all controls are set to the initial state. Computer 4, interacting with the module of the analog-to-digital converter 3 of the stand by means of the service software, registers the parameters coming through the panel of switching devices 12 of the control module 2 through the communication channel from the data input adapter 14. The stand allows you to change its structure, thereby providing many other research works.

Claims

A test stand for frequency converters and the number of phases, comprising a module of technological devices interconnected, including a power supply unit, a load unit, a PCP process sample and a reactive load unit, a control module containing an adjustment unit, a switching unit, an indication and measurement unit having a stopwatch and an analog-to-digital converter module connected to a control device equipped with a service program equipped with a user interface, characterized in that in the control module A panel of switching devices connected to the display and measurement unit with a remote control device for an electronic stopwatch has been introduced, and a voltage sensor board and data input adapter with an inverting amplifier, removed from the control unit circuit for the possibility of using a computer of the type, have been added to the analog-to-digital converter module "laptop".