RU2138850C1 - Load simulator for testing controllable switch - Google Patents

Load simulator for testing controllable switch Download PDF

Info

Publication number
RU2138850C1
RU2138850C1 RU98108274/09A RU98108274A RU2138850C1 RU 2138850 C1 RU2138850 C1 RU 2138850C1 RU 98108274/09 A RU98108274/09 A RU 98108274/09A RU 98108274 A RU98108274 A RU 98108274A RU 2138850 C1 RU2138850 C1 RU 2138850C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
output
load
simulator
testing
Prior art date
Application number
RU98108274/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Федосов
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева filed Critical Акционерное общество открытого типа Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority to RU98108274/09A priority Critical patent/RU2138850C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2138850C1 publication Critical patent/RU2138850C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

FIELD: testing electrical equipment containing electronic components; testing switching device distributing DC energy. SUBSTANCE: simulator is connected to busbars of power source in series with switch under test. Simulator is made in form of DC voltage reducing converter whose output is connected in parallel with switch under test. Lead of DC voltage converter output which is similar in polarity is connected to power line. EFFECT: reduced power requirement; reduced requirements for power source. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроники, в частности к области испытаний электротехнической аппаратуры, содержащей электронные элементы коммутации, и может быть использовано при испытаниях коммутаторов, распределяющих потребителям энергию постоянного тока. The invention relates to the field of electrical engineering and electronics, in particular to the field of testing electrical equipment containing electronic switching elements, and can be used in testing switches that distribute DC energy to consumers.

При испытаниях аппаратуры (или отдельных ключей), предназначенных для коммутации силовых нагрузок, в процессе ее изготовления, сертификации, при входном контроле, доводочных, ресурсных испытаниях и т. п. для установления факта срабатывания (включения) используются лампочки накаливания, светодиоды, для обеспечения проверки коммутаторов при реальном токе - реальные нагрузки или эквиваленты нагрузки, например активные сопротивления требуемого номинала и мощности [1]. Кроме того, в качестве нагрузки, а в необходимых случаях и в качестве имитаторов нагрузки могут использоваться генераторы тока [2]. When testing equipment (or individual keys) intended for switching power loads, during its manufacturing, certification, during input control, final tests, life tests, etc., incandescent bulbs, LEDs are used to establish the fact of operation (inclusion), to ensure checks of switches at real current - real loads or load equivalents, for example, active resistances of the required rating and power [1]. In addition, current generators can be used as a load, and, if necessary, as load simulators [2].

В первом случае при коммутации малых токов, особенно, если коммутирующим элементом является контакт реле, достаточно объективной является проверка по факту срабатывания (включения) лампочки или светодиода [3]. Во втором случае параллельно эквиваленту нагрузки может быть включена та же лампочка накаливания. Но этот метод неприменим при проверке полупроводниковых ключей, коммутирующих большие мощности, для которых важно не только само срабатывание (замыкание) ключа, но и его сопротивление (потери мощности в нем). In the first case, when switching low currents, especially if the switching element is a relay contact, it is objective enough to check if the bulb or LED is triggered (turned on) [3]. In the second case, the same incandescent bulb can be switched on in parallel with the load equivalent. But this method is not applicable when testing semiconductor switches that commute high power, for which it is important not only the operation (closure) of the switch itself, but also its resistance (power loss in it).

В любом случае имитатор нагрузки для испытаний управляемого ключа (или сама нагрузка), одним силовым выводом подключенного к одной шине источника питания, первым входным выводом подключен (подключена) ко второму выводу управляемого ключа, а вторым выводом - к другой шине источника питания [1, 4]. In any case, a load simulator for testing a controlled key (or the load itself), with one power output connected to one power supply bus, the first input output connected (connected) to the second output of the managed key, and the second output to another power supply bus [1, 4].

Однако эквивалент нагрузки должен быть рассчитан на максимальную мощность, коммутируемую ключом (потребляемую нагрузкой), и сам иметь технологический запас для обеспечения надежной работы в течение заданного ресурса. При этом чем больший ток коммутирует тот или иной ключ, тем более мощным должен быть имитатор реальной нагрузки, чем больше проверяемых ключей в аппаратуре, тем более громоздкими становятся технологические стенды для проверки, тем больше мощности требуется безопасно рассеять и тем мощнее должен быть источник питания. Проблема становится особенно острой при установке аппаратуры на длительные (ресурсные) испытания. However, the load equivalent must be designed for the maximum power switched by the key (consumed by the load), and have the technological reserve itself to ensure reliable operation for a given resource. At the same time, the larger the current switches one or another key, the more powerful the simulator of the actual load should be, the more keys to be checked in the equipment, the more cumbersome the technological stands for testing become, the more power you need to dissipate safely and the more powerful the power source should be. The problem becomes especially acute when the equipment is installed for long (resource) tests.

Основная цель предложения - снижение потребления имитатора нагрузки. Кроме того, достигается снижение требований и к источнику питания. The main goal of the proposal is to reduce the consumption of the load simulator. In addition, a reduction in requirements for the power source is achieved.

Эта цель достигается тем, что имитатор нагрузки для испытаний управляемого ключа, одним силовым выводом подключенного к одной шине источника питания, первым входным выводом подключенный ко второму выводу управляемого ключа, а вторым входным выводом - к другой шине источника питания, выполнен в виде понижающего преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выход которого подключен параллельно управляемому ключу, причем к шине питания подключен одноименный по полярности вывод выхода преобразователя постоянного напряжения в постоянное. This goal is achieved by the fact that the load simulator for testing a controlled key, with one power output connected to one power supply bus, a first input output connected to a second managed key output, and a second input output to another power supply bus, is made in the form of a step-down DC converter voltage to DC, the output of which is connected in parallel with the controlled key, and the output terminal of the DC / DC converter of the same name in polarity is connected to the power bus oyany.

На фиг. 1 приведены схемы включения транзисторных ключей VT1 и VT2 и нагрузок 1 и 2 (Rн1 и Rн2), на фиг. 2 - схемы подключения имитаторов 1 и 2 этих нагрузок - понижающих преобразователей напряжения к таким же транзисторным ключам. In FIG. 1 shows the switching circuits of transistor switches VT1 and VT2 and loads 1 and 2 (Rн1 and Rн2), in FIG. 2 - connection diagrams of simulators 1 and 2 of these loads - step-down voltage converters to the same transistor switches.

На чертежах обозначены:
1, 2 - нагрузки Rн1 и Rн2 - на фиг. 1 и понижающие преобразователи постоянного напряжения в постоянное (имитаторы нагрузок) на фиг. 2. Сами преобразователи 1 и 2 могут быть выполнены по любой схеме. При этом выходная понижающая обмотка преобразователя напряжения 1 или 2 соединена через выпрямитель с выходом преобразователя. При необходимости выпрямитель может быть снабжен фильтром.
In the drawings are indicated:
1, 2 - loads Rн1 and Rн2 - in FIG. 1 and step-down DC-DC converters (load simulators) in FIG. 2. The converters 1 and 2 themselves can be performed according to any scheme. In this case, the output lowering winding of the voltage converter 1 or 2 is connected through a rectifier to the output of the converter. If necessary, the rectifier can be equipped with a filter.

VT1, VT2 - транзисторные ключи; C, B, E - коллектор, база, эмиттер этих ключей. VT1, VT2 - transistor switches; C, B, E - collector, base, emitter of these keys.

+E и -E - шины питания устройства, содержащего проверяемые ключи VT1, VT2. + E and -E are the power buses of the device containing the tested keys VT1, VT2.

+Uвых и -Uвых - выходные напряжения преобразователей 1 и 2 и полярность их выводов. O + U and -U O - output voltage converters 1 and 2 and the polarity of their findings.

Каждый из ключей VT1 или VT2 как на фиг. 1, так и на фиг.2 соединен одним силовым выводом с шиной питания +E или -E, нагрузка 1 или 2 включена между другим силовым выводом проверяемого транзисторного ключа VT1, VT2 и второй шиной питания. Each of the keys VT1 or VT2 as in FIG. 1 and 2, it is connected by one power terminal to the power bus + E or -E, load 1 or 2 is connected between the other power terminal of the tested transistor switch VT1, VT2 and the second power bus.

Выход преобразователя постоянного напряжения в постоянное (имитатора нагрузки) подключен параллельно силовым выводам ключа, причем на обеих схемах фиг. 2 к шине питания +E или -E подключен одноименный по полярности +Uвых, -Uвых вывод выхода преобразователя постоянного напряжения в постоянное. По этим цепям текут силовые токи (обозначены "жирными" линиями).The output of the DC / DC converter (load simulator) is connected in parallel with the power terminals of the switch, and in both schemes of FIG. 2 to the power bus + E or -E connected the same name by polarity + U o , -U o output of the DC / DC converter output. Power currents flow through these circuits (indicated by bold lines).

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При разомкнутом ключе ток через него не протекает и напряжение на нагрузке (фиг. 1) и на имитаторе нагрузки (фиг. 2) равно нулю. При этом диоды выходного выпрямителя имитатора нагрузки закрыты. Если выходной выпрямитель снабжен конденсатором фильтра, то этот конденсатор заряжается до напряжения питания E устройства. When the key is open, no current flows through it and the voltage on the load (Fig. 1) and on the load simulator (Fig. 2) is zero. In this case, the diodes of the output rectifier of the load simulator are closed. If the output rectifier is equipped with a filter capacitor, then this capacitor is charged to the supply voltage E of the device.

При включении (замыкании) ключа VT1 (или VT2) образуется цепь шина +E - Rн1 - VT1 - шина -E (или шина +E - VT2 - Rн2 - шина -Е), по которой в цепь нагрузки Rн1 через ключ потечет ток (фиг. 1). When the VT1 (or VT2) key is turned on (closed), the circuit forms the bus + E - Rн1 - VT1 - the bus -E (or the bus + E - VT2 - Rн2 - the bus -E), through which the current flows into the load circuit Rн1 through the key ( Fig. 1).

Аналогичная цепь возникает когда замыкается ключ VT1 (или VT2) на фиг. 2: шина +E - верхний вывод имитатора 1 нагрузки - нижний вывод имитатора 1 нагрузки - ключ VT1 - шина -E (или шина +E - ключ VT2 - ключ VT2 - верхний вывод имитатора 2 нагрузки - нижний вывод имитатора 2 нагрузки - шина -E). A similar circuit occurs when the key VT1 (or VT2) in FIG. 2: bus + E - upper terminal of load simulator 1 - lower terminal of load simulator 1 - VT1 key - bus -E (or bus + E - key VT2 - key VT2 - upper terminal of load simulator 2 - lower terminal of load simulator 2 - bus - E).

После замыкания ключа VT1 (или VT2) и подключения к шинам питания имитатора нагрузки начинается процесс преобразования постоянного напряжения питания (от 28 до 120 В бортового напряжения и более, в зависимости от типа контролируемой аппаратуры) в постоянное напряжение Uвых = 1-2 В. Это напряжение прикладывается к открытому ключу VT1 (или VT2), и через него начинает протекать ток, равный номинальному току нагрузки (обеспечивается соответствующим проектированием понижающих преобразователей постоянного напряжения в постоянное).After the VT1 (or VT2) key is closed and the load simulator is connected to the supply buses, the process of converting a constant supply voltage (from 28 to 120 V of an on-board voltage or more, depending on the type of equipment under control) to a constant voltage U out = 1-2 V. This voltage is applied to the public key VT1 (or VT2), and a current equal to the rated load current starts flowing through it (provided by the corresponding design of step-down DC-DC converters).

Мощность самого преобразователя напряжения (имитатора нагрузки и потребляемая мощность от источника питания Е) при номинальном токе через открытый ключ в E/Uвых раз меньше номинальной мощности нагрузки, коммутируемой данным ключом. Так, при напряжении бортового источника питания всего 28 В потребляемая от него мощность имитатором нагрузки уменьшается не менее чем в 10 раз. Если же имитатор применять при повышенных напряжениях бортовой сети (100 В и более), то выигрыш может получиться в 50 и более раз. При таком сокращении потребляемой мощности может полностью отпасть проблема обеспечения безопасности рассеяния больших мощностей и существенно снижаются требования к источнику питания.The power of the voltage converter itself (load simulator and power consumption from the power source E) at a rated current through the public key is E / U output times less than the rated load power switched by this key. So, when the voltage of the on-board power supply is only 28 V, the power consumed from it by the load simulator decreases by at least 10 times. If the simulator is used at high voltages of the on-board network (100 V or more), then the gain can be 50 or more times. With such a reduction in power consumption, the problem of ensuring the safety of large power dissipation can completely disappear and the requirements for a power source are significantly reduced.

Усложнение схемы имитатора нагрузки (преобразователь напряжения вместо обычного резистора, хотя и достаточно мощного) оправдывается уменьшением установочной мощности всего оборудования на один - два порядка, снижением требований к этому оборудованию в части техники безопасности, улучшением масс-габаритных характеристик оборудования (вместо стационарных установок можно использовать переносные). The complication of the load simulator circuit (a voltage converter instead of a conventional resistor, although powerful enough) is justified by reducing the installation power of all equipment by one to two orders of magnitude, reducing the requirements for this equipment in terms of safety, improving the mass-dimensional characteristics of the equipment (instead of stationary installations, you can use portable).

Предложение находится на стадии эскизного проектирования и предполагается использовать на предприятии в технологических стендах, предназначенных для испытаний вновь разрабатываемой аппаратуры для системы управления бортовым питанием. The proposal is at the preliminary design stage and is supposed to be used at the enterprise in technological stands intended for testing newly developed equipment for the on-board power supply control system.

Источники информации
1. Ю. И.Конев. Энергетические возможности миниатюризации силовых полупроводниковых интегральных устройств. В сб. статей под ред. Ю.И.Конева, вып. 4, 1973 г., с. 3-16, рис1.
Sources of information
1. Yu. I. Konev. Energy possibilities of miniaturization of power semiconductor integrated devices. On Sat articles edited by Yu.I. Koneva, issue 4, 1973, p. 3-16, Fig. 1.

2. Г.М.Веденеев, А.М.Зенченко, А.Б.Токарев. Силовые биполярные транзисторы при работе в ключевых режимах. Глава 4. Аппаратные средства входного и выходного контроля и исследования характеристик силовых транзисторов. - М.: Издательство МЭИ, 1992, с. 63-77, рис. 4.1, 4.2, 4.6. 2. G.M. Vedeneev, A.M. Zenchenko, A.B. Tokarev. Power bipolar transistors when working in key modes. Chapter 4. Hardware input and output control and study the characteristics of power transistors. - M.: Publishing House MPEI, 1992, p. 63-77, fig. 4.1, 4.2, 4.6.

3. Устройство контроля надежности и срока службы реле. Описание к авторскому свидетельству СССР N 181741, кл. 21g 10/01. 3. A device for monitoring the reliability and life of the relay. Description to copyright certificate of the USSR N 181741, cl. 21g 10/01.

4. Ю. И.Конев. Энергетические возможности миниатюризации силовых полупроводниковых интегральных устройств. В сб. статей под ред. Ю.И.Конева, вып. 4, 1973 г., с. 3-16, рис.7. 4. Yu. I. Konev. Energy possibilities of miniaturization of power semiconductor integrated devices. On Sat articles edited by Yu.I. Koneva, issue 4, 1973, p. 3-16, Fig. 7.

Claims (1)

Имитатор нагрузки для испытаний управляемого ключа, одним силовым выводом подключенного к одной шине источника питания, первым входным выводом подключенный ко второму выводу управляемого ключа, а вторым входным выводом - к другой шине источника питания, отличающийся тем, что он выполнен в виде понижающего преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выход которого подключен параллельно управляемому ключу, причем к шине питания подключен одноименный по полярности вывод выхода преобразователя постоянного напряжения в постоянное. A load simulator for testing a controlled key, with one power output connected to one bus of a power source, the first input terminal connected to a second terminal of a controlled key, and a second input terminal to another bus of a power source, characterized in that it is made in the form of a step-down DC-DC converter to constant, the output of which is connected in parallel with the controlled key, and the output terminal of the DC-DC to DC converter of the same name is connected to the power bus e.
RU98108274/09A 1998-05-05 1998-05-05 Load simulator for testing controllable switch RU2138850C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98108274/09A RU2138850C1 (en) 1998-05-05 1998-05-05 Load simulator for testing controllable switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98108274/09A RU2138850C1 (en) 1998-05-05 1998-05-05 Load simulator for testing controllable switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2138850C1 true RU2138850C1 (en) 1999-09-27

Family

ID=20205479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98108274/09A RU2138850C1 (en) 1998-05-05 1998-05-05 Load simulator for testing controllable switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2138850C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489725C1 (en) * 2012-03-01 2013-08-10 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Apparatus for imitating current load when testing load switching equipment
RU2490658C1 (en) * 2012-03-01 2013-08-20 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Apparatus for simulating current load when testing load switching equipment
RU2573891C1 (en) * 2014-06-26 2016-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" Key element with high safety level

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ромаш Э.М. и др. Высокочастотные транзисторные преобразователи. -М.: Радио и связь, 1988, с .76, рис. 3.19. Конев Ю.И. Энергетические возможности миниатюризации силовых полупроводниковых интегральных устройств. Электронная техника в автоматике. Сб. статей под ред.Д.И. Конева, вып.4, 1973, с.3-16, рис.7. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489725C1 (en) * 2012-03-01 2013-08-10 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Apparatus for imitating current load when testing load switching equipment
RU2490658C1 (en) * 2012-03-01 2013-08-20 Открытое акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Apparatus for simulating current load when testing load switching equipment
RU2573891C1 (en) * 2014-06-26 2016-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" Key element with high safety level

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Van den Broeck et al. A critical review of power quality standards and definitions applied to DC microgrids
US8289736B2 (en) Conversion of AC lines to HVDC lines
Katebi et al. An advanced three-level active neutral-point-clamped converter with improved fault-tolerant capabilities
US8130524B2 (en) Bi-directional DC to DC power converter having a neutral terminal
TW513834B (en) Failure protection device of parallel type power supply
US20150102671A1 (en) Direct current power transmission system
RU2138850C1 (en) Load simulator for testing controllable switch
Yamato et al. Effect of breaking high voltage direct current (HVDC) circuit on demonstrative project on power supply systems by service level in Sendai
KR20200069577A (en) Power converting method
US7321483B2 (en) Power converter
KR102004226B1 (en) Low voltage high current bus-bar test apparatus using low capacity dc power supply
MXPA04009241A (en) Device for the inductive transmission of electric power.
KR20210135739A (en) Apparatus for testing the performance of an inverter
CN111769750A (en) Rectifier assembly
KR101886804B1 (en) Apparatus and method for testing operation of modular multi-level converter
Bogdanov Protection of lines supplying LED luminaries
IT9012524A1 (en) POWER CIRCUIT FOR IMPRESSED VOLTAGE INVERTER, A (2 * N + 1) VOLTAGE LEVELS
RU62303U1 (en) DEVICE FOR SYMMETRATION OF PARTIAL PHASE MODES
Bhat Design and Implementation of Auto-Phase Selector from Three-Phase Supply
SU1728951A1 (en) Bridge transistor inverter
Kularatna Techniques based on bipolar power transistor arrays for regulation of AC line voltage
SU1372462A1 (en) Power distribution arrangement
SU1285412A1 (en) Device for performing long-term testing of strong-current circuits
SU1534631A1 (en) Additional charging system
JP3383656B2 (en) Neutral point clamp type power converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040506