RU2527480C2 - Способ обнаружения отказа в импульсном источнике тока и соответствующий источник электропитания - Google Patents

Способ обнаружения отказа в импульсном источнике тока и соответствующий источник электропитания Download PDF

Info

Publication number
RU2527480C2
RU2527480C2 RU2012130142/07A RU2012130142A RU2527480C2 RU 2527480 C2 RU2527480 C2 RU 2527480C2 RU 2012130142/07 A RU2012130142/07 A RU 2012130142/07A RU 2012130142 A RU2012130142 A RU 2012130142A RU 2527480 C2 RU2527480 C2 RU 2527480C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
value
duty cycle
stage
control
current
Prior art date
Application number
RU2012130142/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012130142A (ru
Inventor
Тан-Тюан ТРЮОНГ
Николя ЖЕНЕСТ
Гвенаэль ЭСТЕВ
Original Assignee
Сажем Дефанс Секюрите
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 Сажем Дефанс Секюрите filed Critical Сажем Дефанс Секюрите
Publication of RU2012130142A publication Critical patent/RU2012130142A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2527480C2 publication Critical patent/RU2527480C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Способ обнаружения сбоя в импульсном источнике (1) электричества, содержащем управляющий каскад (2), выполненный с возможностью передачи, в ответ на сигнал установки, управляющего сигнала, модулированного с заданным значением (α) коэффициента заполнения, на силовой каскад (3), выполненный с возможностью передачи электричества на нагрузку (100), при этом способ содержит этапы, на которых определяют по меньшей мере одно номинальное значение (αmin, αmax) продолжительности включения при нормальном функционировании, и по меньшей мере один порог (αsc, αoc) сбоя в качестве функции от номинального значения; определяют по меньшей мере одно моментальное значение (α) коэффициента заполнения сигнала, выданного управляющим каскадом (2); и сравнивают моментальное значение с пороговым значением сбоя. Схема обнаружения, реализующая указанный способ. Технический результат - обеспечение простого средства для обнаружения и идентификации сбоев. 2 н., 4 з., пп. ф-лы, 2ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу обнаружения сбоя в импульсном источнике электричества и соответствующему источнику электричества.
Изобретение может быть применено для различных типов устройств и, в частности, в задающих устройствах для управления приводами моментных электродвигателей или соленоидов, для регулировки ротационных машин, в импульсных блоках электропитания и т.д.
Уровень техники
Вышеприведенные устройства обычно используют источник электричества, в котором управление реализовано посредством широтно-импульсной модуляции (PWM).
Источник электричества имеет управляющий каскад и силовой каскад. Управляющий каскад принимает сигнал установки и подает на силовой каскад управляющий сигнал, модулированный с заданным коэффициента заполнения. Силовой каскад соединен с нагрузкой, на которую подают электричество в соответствии с управляющим сигналом. Для этих целей силовой каскад может содержать, например, по меньшей мере, один полевой транзистор, управляемый управляющим сигналом.
Для некоторых случаев применения, в которых последствия сбоя устройства управления могут считаться критичными, основной задачей является обнаружение сбоев и, предпочтительно, компонентов, вызвавших сбой.
Известно, что сбой можно обнаружить измерением напряжения и тока в горячей точке на выходе силового каскада и измерением напряжения и тока в холодной точке на выходе силового каскада. Это позволяет обнаружить короткое замыкание в нагрузке (измеренные токи равны току установки и напряжение равно нулю), обрыв цепи в нагрузке (измеренные токи равны нулю, в то время как напряжение не равно нулю) и сбой в источнике электричества (измеренные токи и напряжение равны нулю даже когда сигнал установки не соответствует нулевому току). Данный подход требует относительно сложной логической схемы для обнаружения сбоя, то есть является относительно затратным для реализации.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение простого средства для обнаружения и идентификации сбоев, когда на нагрузку подают питание от импульсного источника электричества.
С этой целью в настоящем изобретении предложен способ обнаружения сбоя для импульсного источника электричества, имеющего управляющий каскад, реагирующий на сигнал установки и подающий управляющий сигнал, модулированный с коэффициентом заполнения, на силовой каскад, подающий электричество на нагрузку. Данный способ содержит этапы, на которых:
- определяют по меньшей мере одно номинальное значение коэффициента заполнения при нормальном функционировании и по меньшей мере один порог сбоя как функции от номинального значения;
- определяют по меньшей мере одно моментальное значение коэффициента заполнения сигнала, выданного управляющим каскадом; и
- сравнивают моментальное значение с пороговым значением сбоя. Сбой обнаруживают посредством использования коэффициента заполнения, который является величиной, представляющей собой электроэнергию, подаваемую на нагрузку источником электричества. Сравнивая моментальное значение коэффициента заполнения с пороговым значением, определенным относительно номинального значения коэффициента заполнения (либо измеренным заранее в условиях нормального функционирования, либо вычисленным или спрогнозированным на основе моделирования), можно обнаружить наличие короткого замыкания или обрыв цепи в нагрузке.
Предпочтительно, диапазон номинальных значений является определенным. Предпочтительно, чтобы функционирование нагрузки было связано с вызываемыми изменениями в токе.
Предпочтительно, способ включает в себя этап измерения тока, выводимого силовым каскадом, и проверку того, что:
- там, где это предусмотрено, ток является нулевым;
- сигнал установки соответствует нулевому току. Обнаружение значения тока позволяет идентифицировать неисправную работу в самом источнике электричества.
В настоящем изобретении также предложен импульсный источник электричества, содержащий управляющий каскад, силовой каскад и модуль обнаружения сбоя, выполненный с возможностью реализации способа по настоящему изобретению.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны после прочтения нижеследующего описания конкретных вариантов осуществления, которые, однако, не ограничивают настоящее изобретение.
Ссылки даны на сопроводительные чертежи, в которых:
фиг.1 является блок-схемой источника электричества согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг.2 является видом, аналогичным показанному на фиг.1, и отображает источник электричества согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
В соответствии с показанными на фигурах изображениями изобретение относится к импульсному источнику электричества, соединенному с нагрузкой 100 для подачи на нее электроэнергии. Нагрузкой 100 может быть, в частности, роторная машина или привод моментного электродвигателя или соленоида.
Источник электричества, в целом обозначенный ссылочной позицией 1, содержит управляющий каскад 2, силовой каскад 3 и модуль 4 обнаружения сбоя, соединенный с ответвлением 5 для измерения тока между силовым каскадом 3 и нагрузкой 100.
Управляющий каскад 2 выполнен так, что он подает на силовой каскад 3 управляющий сигнал, модулированный с коэффициентом заполнения, заданным как функция от сигнала установки.
Силовой каскад 3 содержит, известным образом, транзисторы, каждый из которых имеет управляющий вход, принимающий управляющий сигнал, для переключения транзисторов между их состояниями ВКЛ/ВЫКЛ, как функцию от коэффициента заполнения. Ток, протекающий через транзисторы, подают на нагрузку 100.
В варианте осуществления, показанном на фиг.1, управляющий каскад 2 имеет цифровой тип и включает в себя блок 6 для вычисления коэффициента заполнения, и данный блок соединен с блоком 4 обнаружения сбоя для передачи на него моментального значения коэффициента заполнения.
В варианте осуществления, показанном на фиг.2, управляющий каскад 2 является контролирующим устройством аналогового типа, и модуль 4 обнаружения соединен с элементом 7 для обнаружения управляющего сигнала, выводимого управляющим каскадом 2, и для измерения коэффициента заполнения.
В обоих вариантах осуществления модуль 4 обнаружения выполнен с возможностью реализации способа обнаружения сбоя.
Данный способ содержит этапы, на которых:
- определяют по меньшей мере одно номинальное значение коэффициента заполнения при нормальной работе нагрузки 100 и по меньшей мере один порог сбоя в качестве функции от номинального значения;
- определяют по меньшей мере одно моментальное значение α коэффициента заполнения модулированного сигнала, полученного от управляющего каскада 2; и
- сравнивают моментальное значение с порогом сбоя.
Более конкретно, диапазон номинальных значений является определенным, а именно минимальное значение αmin и максимальное значение αmax соответствуют минимальному току и максимальному току, получаемому нагрузкой 100 при нормальном функционировании. Минимальные и максимальные значения αmin и αmax могут быть определены теоретически, посредством вычислений или эмпирически проведением измерений тогда, когда нагрузка работает в контролируемых условиях для гарантии того, что она функционирует нормально. На основе этих значений определяют два порога сбоя: порог αос обнаружения обрыва цепи, который больше максимального значения αmax, и порог αsc обнаружения короткого замыкания, который меньше минимального значения αmin. Величину, на которую пороги αос и αsc соответственно больше максимального значения αmax и меньше минимального значения αmin, определяют так, чтобы избежать ложного обнаружения сбоя как результата случайного или непродолжительного изменения тока во время нормального функционирования нагрузки 100, например, в результате перехода между двумя состояниями нагрузки. Порог αос обрыва в цепи может быть, например, на 20% больше максимального значения αmax, и порог αsc короткого замыкания может быть, например, на 20% меньше минимального значения αmin.
Способ также включает в себя этап измерения тока I в горячей точке (Ih) и/или холодной точке (Iс) на выходе силового каскада 3 через ответвление 5 и проверку того, что:
- где это предусмотрено, ток является нулевым;
- сигнал установки соответствует нулевому току.
Данный этап служит для обнаружения сбоев в источнике электричества.
В нижеприведенной таблице обобщены различные случаи сбоев.
Идентифицируемые сбои Условия обнаружения сбоя
Измеренный Ih Измеренный Iс α Установка
Короткое замыкание в нагрузке     <αsc  
Обрыв цепи в нагрузке     >αoc  
Сбой в задающем устройстве =0 -0 -0 ≠0
Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления и охватывает любые варианты, попадающие под объем изобретения, описанный в формуле изобретения.
В частности, источник электричества может иметь структуру, отличающуюся от описанной, если такая структура позволяет реализовать способ согласно настоящему изобретению.
Также можно обнаруживать множество моментальных значений для коэффициента заполнения, например, в течение заданного периода.

Claims (6)

1. Способ обнаружения сбоя в импульсном источнике (1) электропитания, содержащем управляющий каскад (2), выполненный с возможностью передачи в ответ на сигнал установки управляющего сигнала, модулированного с заданным коэффициентом (α) заполнения, на силовой каскад (3), выполненный с возможностью подачи электропитания к нагрузке (100), при этом способ содержит этапы, на которых:
определяют по меньшей мере одно номинальное значение (αmin, αmax) коэффициента заполнения при нормальном функционировании и по меньшей мере одно пороговое значение (αsc, αoc) сбоя, в зависимости от номинального значения;
определяют по меньшей мере одно моментальное значение (α) коэффициента заполнения сигнала, выданного управляющим каскадом; и
сравнивают моментальное значение с пороговым значением сбоя, при этом
измеряют ток, выводимый силовым каскадом, и проверяют:
равен ли ток (Ih) нулю и, в случае необходимости, соответствует ли сигнал установки нулевому току.
2. Способ по п.1, в котором диапазон номинальных значений (αmin, αmax) определен.
3. Импульсный источник (1) электропитания, содержащий управляющий каскад (2), силовой каскад (3) и блок (4) обнаружения сбоя, выполненный с возможностью выполнения способа по п.1.
4. Источник по п.3, в котором блок (4) обнаружения сбоя соединен с ответвлением (5) для измерения тока между силовым каскадом (3) и нагрузкой (100).
5. Источник по п.3, в котором управляющий каскад (2) является цифровым и содержит блок (6) вычисления коэффициента заполнения, причем указанный блок соединен с блоком (4) обнаружения сбоя для предоставления ему моментального значения коэффициента заполнения.
6. Источник по п.3, в котором управляющий каскад (2) является аналоговым, а блок (4) обнаружения сбоя соединен с элементом (7) обнаружения управляющего сигнала и измерения коэффициента заполнения.
RU2012130142/07A 2009-12-17 2010-12-16 Способ обнаружения отказа в импульсном источнике тока и соответствующий источник электропитания RU2527480C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0959099A FR2954511B1 (fr) 2009-12-17 2009-12-17 Procede de detection de panne d'une source de courant a decoupage et source de puissance correspondante
FR0959099 2009-12-17
PCT/EP2010/007649 WO2011072843A1 (fr) 2009-12-17 2010-12-16 Procede de detection de panne d'une source de courant a decoupage et source de puissance correspondante

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012130142A RU2012130142A (ru) 2014-01-27
RU2527480C2 true RU2527480C2 (ru) 2014-09-10

Family

ID=42260368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012130142/07A RU2527480C2 (ru) 2009-12-17 2010-12-16 Способ обнаружения отказа в импульсном источнике тока и соответствующий источник электропитания

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9035658B2 (ru)
EP (1) EP2514082B1 (ru)
CN (1) CN102656785B (ru)
BR (1) BR112012014476A2 (ru)
CA (1) CA2783508C (ru)
FR (1) FR2954511B1 (ru)
RU (1) RU2527480C2 (ru)
WO (1) WO2011072843A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6230397B2 (ja) * 2013-12-11 2017-11-15 新電元工業株式会社 故障検知装置およびそのプログラム
DE102014202678A1 (de) * 2014-02-13 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Kurzschlusses an einer PWM-Treiberschaltung
CN104764999A (zh) * 2015-04-27 2015-07-08 句容华源电器设备有限公司 弹簧储能型断路器接触器有电压、合闸失灵故障检测方法
CN104765000A (zh) * 2015-04-27 2015-07-08 句容华源电器设备有限公司 弹簧储能型断路器接触器无电压、合闸失灵故障检测方法
FR3075410B1 (fr) * 2017-12-14 2021-03-19 Safran Electronics & Defense Procede de traitement d'un signal comprenant une detection de perturbations causees par un impact de foudre
CN114325461A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 开关电源的故障预测方法、装置、计算机设备、存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU970325A1 (ru) * 1981-04-29 1982-10-30 Предприятие П/Я А-7555 Формирователь сигнала обратной св зи дл устройства управлени шаговым двигателем
SU1386959A1 (ru) * 1986-07-10 1988-04-07 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Цифрова система регулировани частоты вращени двигател посто нного тока

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4288831A (en) * 1978-02-27 1981-09-08 Motorola, Inc. Shutdown circuit for a switching power supply
US5416689A (en) * 1992-12-17 1995-05-16 Digital Equipment Corporation Current mode switching power supply overload protection circuit with false fault condition screening
DE10126925A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-05 Philips Corp Intellectual Pty Schaltungsanordnung mit einer Regelschaltung
JP4765779B2 (ja) * 2005-07-19 2011-09-07 株式会社デンソー 制御装置，ショート検出装置，負荷駆動システムおよびプログラム
KR101262954B1 (ko) * 2006-03-03 2013-05-09 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위칭 모드 파워 서플라이

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU970325A1 (ru) * 1981-04-29 1982-10-30 Предприятие П/Я А-7555 Формирователь сигнала обратной св зи дл устройства управлени шаговым двигателем
SU1386959A1 (ru) * 1986-07-10 1988-04-07 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Цифрова система регулировани частоты вращени двигател посто нного тока

Also Published As

Publication number Publication date
US20120256636A1 (en) 2012-10-11
CA2783508C (fr) 2015-10-06
RU2012130142A (ru) 2014-01-27
EP2514082A1 (fr) 2012-10-24
CN102656785A (zh) 2012-09-05
EP2514082B1 (fr) 2017-08-09
CN102656785B (zh) 2016-04-13
BR112012014476A2 (pt) 2017-03-14
FR2954511B1 (fr) 2012-05-18
CA2783508A1 (fr) 2011-06-23
US9035658B2 (en) 2015-05-19
WO2011072843A1 (fr) 2011-06-23
FR2954511A1 (fr) 2011-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2527480C2 (ru) Способ обнаружения отказа в импульсном источнике тока и соответствующий источник электропитания
US10036771B2 (en) Circuit arrangement
US11070125B2 (en) Voltage regulator having self-test mode
US20190103863A1 (en) Driving Device
US9419523B2 (en) Method for identifying a short-line fault or a line interruption for a switched inductive load
US8493697B2 (en) Arrangement for ground-fault detection in an AC circuit and power supply arrangement with ground-fault detection
CN103244447A (zh) 精确检测交流风扇运行状况的故障检测电路及方法
KR101538094B1 (ko) 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법
US20160154037A1 (en) Circuit connectivity and conveyance of power status information
CN105229885A (zh) 电力供给控制装置及可编程逻辑控制器
JP7322302B2 (ja) 電圧検知回路及び方法
US20210382110A1 (en) Method for supplying an inductive load
KR102100861B1 (ko) 로우 사이드 구동 ic 고장진단 장치 및 방법
JP2019515631A5 (ja) 故障電流リミッタ及び故障電流リミッタの方法
JP2010268662A (ja) インバータの故障検出装置
US9685942B2 (en) Circuit arrangement for the protection of at least one component of a two wire electrical current loop
US20240056070A1 (en) Power Supply Device and Method for Checking a Field Effect Transistor of Such a Power Supply Device
JP2019067839A (ja) 監視装置
KR101466305B1 (ko) 역전류 방지용 다이오드 모니터링 시스템
JP4415384B2 (ja) デジタル出力装置およびデジタル出力装置を用いた診断方法
US20240146296A1 (en) System and method for identifying non-switching semiconductor switches
JP7441852B2 (ja) 半導体スイッチの故障を確認する方法
JP7397987B2 (ja) 集積回路装置
US11962151B2 (en) System for controlling power to load from power supply line
JP5394868B2 (ja) 突入電流防止装置及び突入電流防止装置の短絡診断方法

Legal Events

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

Effective date: 20161217