RU2133042C1 - Gear diagnosing thyristor converter - Google Patents
Gear diagnosing thyristor converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133042C1 RU2133042C1 RU96101443A RU96101443A RU2133042C1 RU 2133042 C1 RU2133042 C1 RU 2133042C1 RU 96101443 A RU96101443 A RU 96101443A RU 96101443 A RU96101443 A RU 96101443A RU 2133042 C1 RU2133042 C1 RU 2133042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- sensor
- temperature
- measuring
- microcontroller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области силовой электротехники, а именно к системам диагностирования тиристорных преобразователей. The invention relates to the field of power electrical engineering, and in particular to systems for diagnosing thyristor converters.
Известно устройство диагностики вентильного преобразователя, которое служит для обнаружения отказов и контроля вентильных преобразователей, предназначенных для использования в электроприводах постоянного тока [1]. Устройство содержит два элемента ИЛИ, блоки задержки, генераторы тестовых сигналов, трансформаторы элементов гальванической развязки, разделительные конденсаторы элементов гальванической развязки, пороговые усилители, блок дешифрации, блок индикации. Неисправные тиристоры выявляются за счет подачи на них тестовых управляющих сигналов. Недостаток данного устройства - невозможность его использования без вывода преобразователя в целом в специальный контрольный режим. Указанный недостаток устраняется при использовании устройства контроля тиристорного преобразователя [2]. Устройство содержит элементы совпадения, входной блок, содержащий фильтр, дифференциатор, ждущий мультивибратор и дифференцирующую цепь, элементы индикации, формирователь селектирующих импульсов, дифференцирующие цепи, RS-триггеры, JK-триггеры. Устройство служит для контроля и диагностики неисправностей силовой части и систем управления тиристорного преобразователя в процессе его работы. Выход тиристора из строя приводит к загоранию соответствующего светодиода. Главный недостаток устройства - невозможность поддержания требуемого уровня надежности тиристорного преобразователя из-за отсутствия предсказания времени отказа полупроводникового элемента. Сказанное является следствием лишь констатации факта выхода тиристора из строя. A device for diagnosing a valve converter is known, which is used to detect failures and control valve converters intended for use in direct current electric drives [1]. The device contains two OR elements, delay units, test signal generators, transformers of galvanic isolation elements, isolation capacitors of galvanic isolation elements, threshold amplifiers, decryption unit, display unit. Faulty thyristors are detected by applying test control signals to them. The disadvantage of this device is the inability to use it without outputting the converter as a whole to a special control mode. The specified disadvantage is eliminated by using a thyristor converter control device [2]. The device contains matching elements, an input unit containing a filter, a differentiator, a waiting multivibrator and a differentiating circuit, indication elements, a selector pulse shaper, differentiating circuits, RS-flip-flops, JK-flip-flops. The device is used to control and diagnose malfunctions of the power unit and control systems of the thyristor converter during its operation. The thyristor failure causes the corresponding LED to light up. The main disadvantage of the device is the inability to maintain the required level of reliability of the thyristor converter due to the lack of prediction of the failure time of the semiconductor element. The foregoing is the result of only a statement of the fact of thyristor failure.
Задачей предлагаемого изобретения является поддержание надежности тиристорного преобразователя. The task of the invention is to maintain the reliability of the thyristor converter.
Задача решается за счет использования устройства диагностирования, позволяющего прогнозировать время выхода из строя тиристоров в силовой части тиристорного преобразователя. The problem is solved by using a diagnostic device that allows you to predict the time of failure of the thyristors in the power part of the thyristor converter.
Предлагаемое устройство диагностирования тиристорного преобразователя содержит измерительно-вычислительный комплекс в виде микроконтроллера специального алгоритма. Входы микроконтроллера соединены с датчиком измерения температуры корпуса тиристора, датчиком измерения температуры радиатора, датчиком измерения температуры окружающей среды, датчиком величины напряжения на тиристоре, датчиком силы тока через тиристор, датчиком величины напряжения на управляющем электроде, датчиком силы тока в цепи управления тиристором. Выход микроконтроллера соединен с устройством индикации. The proposed device for diagnosing a thyristor converter contains a measuring and computing complex in the form of a microcontroller of a special algorithm. The microcontroller inputs are connected to a thyristor case temperature measuring sensor, a radiator temperature measuring sensor, an ambient temperature measuring sensor, a thyristor voltage sensor, a current sensor through a thyristor, a voltage sensor on a control electrode, a current sensor in a thyristor control circuit. The output of the microcontroller is connected to an indication device.
В основе устройства диагностирования лежит микроконтроллер, который работает по специальному алгоритму. Входы микроконтроллера соединены с датчиками для измерения температуры корпуса тиристора, температуры радиатора, температуры окружающей среды, напряжения на тиристоре, тока протекающего через тиристор, напряжения на управляющем электроде, тока протекающего в цепи управления которые, в свою очередь, расположены в силовом оборудовании непосредственно у оцениваемого тиристора. Выход микроконтроллера соединен с устройством индикации. The diagnostic device is based on a microcontroller that works according to a special algorithm. The inputs of the microcontroller are connected to sensors for measuring the temperature of the thyristor case, the temperature of the radiator, the ambient temperature, the voltage on the thyristor, the current flowing through the thyristor, the voltage on the control electrode, the current flowing in the control circuit, which, in turn, are located in the power equipment directly at the evaluated thyristor. The output of the microcontroller is connected to an indication device.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема устройства диагностирования. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a diagnostic device.
Устройство диагностирования содержит датчик 2 для измерения прямого падения напряжения на тиристоре 1, датчик 3 для измерения падения напряжения на управляющем электроде, датчик 4 для измерения тока, протекающего через тиристор в прямом направлении, датчик 5 для измерения тока, протекающего в цепи управления, датчик 6 для измерения температуры корпуса тиристора, датчик 7 для измерения температуры радиатора (охладителя) тиристора, датчик 8 для измерения температуры окружающей среды, микроконтроллер 9, устройство индикации 10. The diagnostic device comprises a sensor 2 for measuring the direct voltage drop across the thyristor 1, a sensor 3 for measuring the voltage drop across the control electrode, a sensor 4 for measuring the current flowing through the thyristor in the forward direction, a sensor 5 for measuring the current flowing in the control circuit, a sensor 6 for measuring the temperature of the thyristor case, a sensor 7 for measuring the temperature of the thyristor radiator (cooler), a sensor 8 for measuring the ambient temperature, a microcontroller 9, an indication device 10.
Устройство диагностирования работает следующим образом. В ходе функционирования тиристорного преобразователя с помощью датчика 2 для измерения прямого падения напряжения на тиристоре 1, датчика 3 для измерения падения напряжения на управляющем электроде тиристора 1, датчика 4 для измерения тока, протекающего через тиристор 1 в прямом направлении, датчика 5 для измерения тока, протекающего в цепи управления тиристора 1, датчика 6 для измерения температуры, корпуса тиристора 1, датчика 7 для измерения температуры радиатора (охладителя) тиристора 1, датчика 8 для измерения температуры окружающей среды определяются ток, протекающий через тиристор, и ток в цепи управления тиристора, напряжение на тиристоре и на его управляющем электроде, температура корпуса тиристора, температура радиатора, температура окружающей среды. На основании полученных данных с помощью микроконтроллера 9 определяется мощность рассеиваемая на тиристоре 1 и по специальной модели - эквивалентная температура структуры тиристора 1. Косвенным методом с помощью микроконтроллера 9 определяется фактическая температура структуры тиристора 1. Диагностирование тиристора 1 тиристорного преобразователя осуществляется по отклонению фактической температуры тиристора 1 от эквивалентной, вычисленной с помощью модели. Параметры, входящие в модель, измеряются с помощью указанных выше датчиков 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Сравнение полученной разности с критическим значением позволяет прогнозировать время выхода из строя полупроводникового элемента и, в целом, преобразователя. The diagnostic device operates as follows. During operation of the thyristor converter using a sensor 2 for measuring the direct voltage drop across the thyristor 1, a sensor 3 for measuring the voltage drop across the control electrode of the thyristor 1, a sensor 4 for measuring the current flowing through the thyristor 1 in the forward direction, a sensor 5 for measuring the current, flowing in the control circuit of the thyristor 1, sensor 6 for measuring temperature, the housing of the thyristor 1, sensor 7 for measuring the temperature of the radiator (cooler) of the thyristor 1, sensor 8 for measuring the ambient temperature the current flowing through the thyristor and the current in the thyristor control circuit, the voltage on the thyristor and on its control electrode, the temperature of the thyristor case, the temperature of the radiator, and the ambient temperature are determined. Based on the obtained data, the power dissipated on the thyristor 1 is determined using the microcontroller 9 and the equivalent temperature of the thyristor 1 structure is determined using a special model. The actual temperature of the thyristor 1 structure is determined using the microcontroller 9. The thyristor 1 is diagnosed by the deviation of the actual temperature of the thyristor 1 from equivalent calculated using the model. The parameters included in the model are measured using the above sensors 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Comparison of the obtained difference with the critical value allows predicting the time of failure of the semiconductor element and, in general, the converter.
Специальный алгоритм работы микроконтроллера 9 определяет совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования тиристорного преобразователя и содержит следующую последовательность операций. A special algorithm for the operation of the microcontroller 9 determines the set of requirements that determine the sequence of actions when diagnosing a thyristor converter and contains the following sequence of operations.
1. В начальный момент времени, после ввода исходных данных: тока, протекающего через тиристор и тока в цепи управления тиристора, напряжения на тиристоре и на его управляющем электроде, температуры корпуса тиристора, температуры радиатора, температуры окружающей среды. На основании полученных данных с помощью микроконтроллера определяется температура структуры тиристора. 1. At the initial time, after entering the initial data: current flowing through the thyristor and current in the thyristor control circuit, voltage on the thyristor and on its control electrode, thyristor case temperature, radiator temperature, and ambient temperature. Based on the data obtained, the temperature of the thyristor structure is determined using a microcontroller.
2. Далее происходит процесс адаптации модели. В процессе адаптации в микроконтроллер вводятся ток, протекающий через тиристор, и ток в цепи управления тиристора, напряжение на тиристоре и на его управляющем электроде, температура корпуса тиристора, температура радиатора, температура окружающей среды, физические параметры тиристора, такие как удельная теплоемкость структуры тиристора, удельное сопротивление структуры тиристора, объем структуры тиристора. 2. Next is the process of adapting the model. In the process of adaptation, the current flowing through the thyristor and the current in the thyristor control circuit, the voltage on the thyristor and on its control electrode, the temperature of the thyristor case, the temperature of the radiator, the ambient temperature, and the physical parameters of the thyristor, such as the specific heat capacity of the thyristor structure, are introduced into the microcontroller resistivity of the thyristor structure, volume of the thyristor structure.
3. На основании полученных данных с помощью микроконтроллера 9 вычисляется температура структуры тиристора с помощью модели. 3. Based on the data obtained using the microcontroller 9, the temperature of the thyristor structure is calculated using the model.
4. Затем, если текущее время меньше времени установления теплового режима работы тиристора, то продолжается процесс адаптации модели по изменяющимся внешним факторам. Действия повторяются до момента достижения установившегося режима. 4. Then, if the current time is less than the time it takes to establish the thermal mode of the thyristor, the process of adapting the model to changing external factors continues. Actions are repeated until steady state is reached.
5. Если текущее время равно времени установления теплового режима работы тиристора, то находится ошибка между вычисленным эквивалентным значением температуры структуры тиристора 1 и введенным экспериментальным значением температуры, определенных в один и тот же момент времени. 5. If the current time is equal to the time the thermal regime of the thyristor is established, then there is an error between the calculated equivalent temperature value of the thyristor 1 structure and the entered experimental temperature value determined at the same time.
6. Полученная ошибка сравнивается с предотказным значением. Если при этом текущее время равно времени установления теплового режима работы тиристора, а ошибка меньше предотказного значения, то модель функционирует параллельно с работающим тиристором 1. Если же наоборот, то через заданный интервал времени определяется экстраполирующая кривая изменения значения ошибки. 6. The received error is compared with the pre-failure value. If the current time is equal to the time it takes to establish the thyristor’s thermal operating mode, and the error is less than the pre-failure value, then the model operates in parallel with the operating thyristor 1. If, on the contrary, an extrapolating curve for changing the error value is determined after a specified time interval.
7. Далее, если выбран аналитический метод прогнозирования, определяется интервал времени в течение которого сохранится работоспособное состояние тиристорного преобразователя. Если выбран вероятностный метод прогнозирования, то определяется вероятность сохранения работоспособного состояния тиристорного преобразователя на заданный интервал времени. 7. Further, if the analytical forecasting method is selected, the time interval during which the operational state of the thyristor converter is maintained is determined. If the probabilistic forecasting method is chosen, then the probability of maintaining the operational state of the thyristor converter for a given time interval is determined.
Помимо сказанного, микроконтроллер 9 служит в качестве управляющего элемента, согласующего определение необходимых параметров для работы модели и параметров тиристора, диагностирование преобразователя и индикацию результатов диагностирования, т.е. является измерительно-вычислительным комплексом. Реализация микроконтроллера возможна на базе широко используемой микроЭВМ КР1816ВЕ31. In addition, the microcontroller 9 serves as a control element, coordinating the determination of the necessary parameters for the operation of the model and the parameters of the thyristor, diagnosing the converter and displaying the results of diagnosis, i.e. is a measuring and computing complex. The implementation of the microcontroller is possible on the basis of the widely used microcomputer KR1816BE31.
В качестве датчиков измерения могут быть использованы:
- для измерения температуры корпуса тиристора и температуры радиатора - в комплексе термопара, удлиняющие провода, устройство коммутационное многоканальное (УКМ-4), медные соединительные провода, измерительно-вычислительный комплекс;
- для измерения температуры окружающей среды - термопреобразователи сопротивления, использующие зависимость активного электрического сопротивления металлов от температуры;
- для измерения напряжения на тиристоре и напряжения на управляющем электроде - датчики напряжения с возрастающей характеристикой;
- для измерения тока, протекающего через тиристор и тока в цепи управления тиристора - датчики тока на основе преобразователя Холла.As measurement sensors can be used:
- for measuring the temperature of the thyristor case and the temperature of the radiator - in the complex are a thermocouple, extension wires, multi-channel switching device (UKM-4), copper connecting wires, measuring and computing complex;
- for measuring ambient temperature - resistance thermocouples using the temperature dependence of the active electrical resistance of metals;
- for measuring the voltage on the thyristor and the voltage on the control electrode - voltage sensors with increasing characteristic;
- to measure the current flowing through the thyristor and the current in the thyristor control circuit - current sensors based on the Hall transducer.
В качестве устройства индикации возможно использовать полупроводниковые излучающие приборы, в частности, многоразрядные цифровые индикаторы типа АЛС. [3]. As an indication device, it is possible to use semiconductor emitting devices, in particular, multi-digit digital indicators such as ALS. [3].
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1368827, кл. G 01 R 31/26, 1988.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR N 1368827, cl. G 01 R 31/26, 1988.
2. Авторское свидетельство СССР N 1613979, кл. G 01 R 31/28, 1990. 2. USSR author's certificate N 1613979, cl. G 01 R 31/28, 1990.
3. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник/ Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 489 с. 3. Semiconductor optoelectronic devices: Reference / Ivanov V.I., Aksenov A.I., Yushin A.M. - M .: Energoatomizdat, 1989 .-- 489 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101443A RU2133042C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Gear diagnosing thyristor converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101443A RU2133042C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Gear diagnosing thyristor converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96101443A RU96101443A (en) | 1997-02-10 |
| RU2133042C1 true RU2133042C1 (en) | 1999-07-10 |
Family
ID=20176129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96101443A RU2133042C1 (en) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | Gear diagnosing thyristor converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133042C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2695638C2 (en) * | 2016-03-03 | 2019-07-25 | ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД | Method and system for early warning on failure in converter valve |
| RU2702409C1 (en) * | 2018-11-16 | 2019-10-08 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Device for quality control of photothyristor manufacturing |
-
1996
- 1996-01-24 RU RU96101443A patent/RU2133042C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2695638C2 (en) * | 2016-03-03 | 2019-07-25 | ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД | Method and system for early warning on failure in converter valve |
| RU2702409C1 (en) * | 2018-11-16 | 2019-10-08 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Device for quality control of photothyristor manufacturing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU96101443A (en) | 1997-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | A self-validating thermocouple | |
| US5887978A (en) | Self-verifying temperature sensor | |
| KR100485025B1 (en) | Process for analysing a measurement and measurement analyser for implementing it | |
| EP3070446B1 (en) | Thermo wire testing circuit and method | |
| van der Broeck et al. | In-situ thermal impedance spectroscopy of power electronic modules for localized degradation identification | |
| RU2133042C1 (en) | Gear diagnosing thyristor converter | |
| US6983223B2 (en) | Detecting thermocouple failure using loop resistance | |
| Medvedev et al. | Testing of hidden defects in interconnections | |
| US20100013492A1 (en) | Storage battery inspecting system | |
| CN206847814U (en) | Temperature sensing cable based on the temperature sensor line with pwm pulse output detection function | |
| JPH04325819A (en) | Bus duct temperature monitor | |
| CN115166002A (en) | Nitrogen-oxygen sensor, control system, method and application | |
| EP0784786A1 (en) | Transmitter sensor | |
| JPH058764B2 (en) | ||
| RU2133043C1 (en) | Method of diagnostics of thyristor converter | |
| EP3582584A1 (en) | Electric circuit and diagnostic method for an electric load | |
| RU2196307C2 (en) | Procedure of diagnostics of temperature measuring circuits | |
| JP3556443B2 (en) | Board testing equipment for digital control equipment | |
| JP4121923B2 (en) | Anomaly detection method and anomaly detection apparatus for electric circuit | |
| RU2234065C1 (en) | Method of a remote measurement of active resistance of a thermistor and devices for its realization | |
| JP3305632B2 (en) | Semiconductor device parallel inspection method | |
| CN209296182U (en) | A kind of detection device | |
| Reitz et al. | Automated early damage detection for power MOSFETs using on-board thermal spectroscopy | |
| JPH03274473A (en) | Oil-filled transformer and apparatus and method for diagnosing life thereof | |
| JP4951444B2 (en) | Inspection device for light emitting circuit of fire detector and inspection method for light emitting circuit of fire detector |