RU2640195C1 - Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный - Google Patents
Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640195C1 RU2640195C1 RU2016131275A RU2016131275A RU2640195C1 RU 2640195 C1 RU2640195 C1 RU 2640195C1 RU 2016131275 A RU2016131275 A RU 2016131275A RU 2016131275 A RU2016131275 A RU 2016131275A RU 2640195 C1 RU2640195 C1 RU 2640195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- switching
- threshold element
- converters
- switching overvoltage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 abstract 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/125—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for rectifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение сигнализации и отключения преобразователя при выявлении нарушений его работы. Согласно способу измеряют интервалы времени между последовательными срабатываниями порогового элемента, подключенного к шинам выпрямленного напряжения преобразователя и реагирующего на коммутационные перенапряжения, возникающие при коммутации вентилей преобразователя, и в случае выхода измеренного интервала времени за заданный диапазон формируют признак неисправности. 3 з.п. ф-лы.
Description
Область техники
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для построения защитных и диагностических устройств, контролирующих исправный режим работы преобразователя переменного тока в постоянный, использующего в качестве вентильных элементов диоды, тиристоры, транзисторы или иные элементы.
Известны различные схемы построения преобразователей переменного напряжения в постоянное, отличающиеся числом фаз переменного напряжения - одна или несколько, схемой соединения - нулевая или мостовая, способом управления - с регулировкой угла открытия или неуправляемые, а также с разным типом используемых полупроводниковых вентилей - диодов, тиристоров или транзисторов.
Известно, что в процессе работы преобразователей могут возникать неисправности, связанные, как правило, либо с нарушениями подачи импульсов управления вентилями, либо с состоянием силовой части и самих вентильных элементов. Такие нарушения приводят к возникновению несимметричных режимов работы и значительных пульсаций как в выпрямленном напряжении, так и в токах сети, питающей преобразователь, что отрицательно сказывается на задаче преобразования энергии - возникают повышенные нагревы оборудования, увеличивается уровень электромагнитных помех, излучаемых преобразователем, возникают повышенные пульсации выпрямленного напряжения. Изобретение предлагает способ, позволяющий выявить такие нарушения режима работы преобразователя и создать устройство, отключающее преобразователь или сигнализирующее о наступлении неблагоприятного режима. Технический результат достигается тем, что в качестве диагностической информации о состоянии преобразователя используется явление возникновения коммутационных перенапряжений при коммутации тока вентилями преобразователя. Коммутационные перенапряжения присутствуют в выпрямленном напряжении, как в исправном, так и в неисправном преобразователе. В случае исправности преобразователя ток переходит от одного вентиля к другому с заданной цикличностью, при этом интервал времени между двумя последующими коммутациями одинаков, в рамках небольшой допустимой погрешности.
При неисправности в силовой части преобразователя или в системе управления, временной интервал следования коммутационных перенапряжений нарушается - неисправный вентиль не вступает вовремя в работу или, наоборот, выполняет коммутацию раньше намеченного срока. При реализации заложенного изобретением способа контроль работы преобразователя осуществляется измерением временных интервалов между импульсами коммутационных напряжений и сравнением их с диапазоном допустимых значений. Следует отметить, что в целом коммутационные перенапряжения являются вредным явлением, отрицательно влияющим на ресурс преобразователя. Для демпфирования коммутационных перенапряжений, в простейшем случае, применяют демпирующие RC-цепочки. Для более качественного демпфирования могут применяться специальные устройства, подобные описанным в RU 512546. В предлагаемом изобретении коммутационные перенапряжения - явление, безусловно, вредное для преобразователя в целом, используется как источник качественного диагностического сигнала, поскольку обладает следующими характерными признаками:
1. Характеризуется амплитудами напряжений, значительно превышающими уровень напряжения переменного тока, поступающего в преобразователь, что позволяет однозначно отличить коммутационное перенапряжение от рабочих напряжений преобразователя;
2. Характеризуется значительными скоростями нарастания и спадания напряжения, что позволяет идентифицировать его применением дифференцирующих цепочек на основе измерения тока конденсатора, подключенного к выходным шинам преобразователя;
3. Наличием высокочастотной составляющей напряжения, возникающей в процессе коммутации вентиля, с частотой, в десятки раз превышающей рабочую частоту преобразователя, что позволяет применить для его идентификации радиочастотные или акустические датчики.
Данные признаки позволяют достаточно точно идентифицировать прохождение процесса коммутации вентиля с помощью широко известных в технике устройств:
1. Порогового элемента - датчика напряжения, настраиваемого на заданную величину, в случае использования признака амплитуды напряжения;
2. Дифференцирующей цепи, в случае использования признака скорости изменения напряжения;
3. Антенны, резонансного контура и детектора, в случае использования высокочастотной составляющей токов коммутационных перенапряжений;
4. Акустического детектора, настроенного на узкий диапазон частот, в случае использования высокочастотной составляющей тока и достаточного уровня акустического излучения, производимого конструкционными элементами преобразователя и демпфирующими RC-цепями.
Уровень техники
В технике известны аналогичные изобретения, направленные на решение проблемы обнаружения неисправности преобразователя, например RU 2562968. Недостатком этого решения является необходимость установки в каждой фазе преобразователя датчиков тока, имеющих возможность измерения как переменной, так и постоянной составляющей тока с высокой точностью, а также вычислительного устройства, выполняющего математические операции с высокой скоростью. Кроме того, указанный способ не может быть применен для использования в уже действующих преобразователях, поскольку требует значительного вмешательства в их конструкцию при установке датчиков тока на шины преобразователя. Настоящее изобретение лишено указанных недостатков, не требует применения высокоточных измерителей и может применяться для контроля уже действующих преобразователей.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является обнаружение отклонения режима преобразователя от нормального и формирование сообщение об этом.
Предметом изобретения является способ контроля, состоящий в измерении интервалов времени между коммутационными перенапряжениями, возникающими при коммутации вентилей преобразователя и сравнении его с заданным допустимым диапазоном. Если измеренный интервал не попадает в заданный диапазон, формируется признак неисправности преобразователя. В основном варианте изобретения, фиксация интервалов коммутационных перенапряжений производится с помощью порогового элемента, срабатывающего при заданном напряжении и подключенном непосредственно к шинам выпрямленного напряжения преобразователя.
Изобретение имеет дополнительные развития, состоящие в том, что:
1. Пороговый элемент подключается к шинам выпрямленного напряжения преобразователя через конденсатор, являющийся звеном, дифференцирующим коммутационное перенапряжение, реагирующим на производную изменения коммутационного перенапряжения;
2. Пороговый элемент выполнен в виде радиочастотного детектора, состоящего из магнитной антенны, резонансного контура, настроенного на частоту возникающих коммутационных перенапряжений, и детектора-усилителя;
3. Пороговый элемент представляет собой акустический датчик, формирующий сигнал при улавливании звука вибрации конструкционных элементов преобразователя в диапазоне частот коммутационных перенапряжений.
Осуществление изобретения
Для реализации изобретенного способа необходимо, применив описанные выше методы идентификации коммутационных напряжений, измерить интервалы между следующими друг за другом коммутациями и определить, входят ли они в допустимый диапазон. Допустимый диапазон может быть задан эмпирически, но в общем случае, определяется как частное от периода частоты, питающей преобразователь, и пульсности схемы преобразователя с расширением в большую и меньшую сторону на величину, вносимую погрешностью схемы измерения. В случае, если измеренные интервалы не попадают в заданный диапазон, преобразователь признается неисправным.
Промышленная применимость
Изобретенный способ содержит описание необходимых параметров и выполняемых действий, позволяющих произвести оценку исправности преобразователя в автоматическом режиме, создав устройство, работающее на основании данного способа.
Так, для наиболее распространенной трехфазной мостовой шестипульсной схемы выпрямления коммутация каждого следующего вентиля преобразователя происходит через интервал времени в одну шестую периода частоты питающей сети. Для частоты питающей сети 50 Гц расчетный интервал следования коммутационных напряжений будет порядка 3,4 мс. При возникновении неисправности, например, при исчезновении одной фазы питания, преобразователь перейдет в четырехпульсный режим работы. При этом интервалы между коммутациями вентилей увеличатся, став одной четвертой периода (5 мс для приведенного примера), выйдя из заданного диапазона, что приведет к формированию признака неисправности.
При осуществлении изобретения возможно построение устройств контроля, с использованием серийно выпускаемых узлов промышленной электроники - датчиков, для использования в качестве пороговых элементов и микропроцессоров, в качестве таймеров-счетчиков измерения и оценки интервалов времени. Вопрос применимости той или иной схемы развития решается индивидуально, для каждого случая применения способа, исходя из конкретных имеющихся возможностей внедрения.
Источники информации
1. Патент RU 512546. Устройство для демпфирования коммутационных перенапряжений.
2. Патент RU 2562968. Способ и система для обнаружения неисправного выпрямителя в преобразователе переменного тока в постоянный ток.
Claims (4)
1. Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный, при котором измеряют интервалы времени между последовательными срабатываниями порогового элемента, подключенного к шинам выпрямленного напряжения преобразователя и реагирующего на коммутационные перенапряжения, возникающие при коммутации вентилей преобразователя и, в случае выхода измеренного интервала времени за заданный диапазон, формируют признак неисправности.
2. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что пороговый элемент подключается к шинам выпрямленного напряжения преобразователя через конденсатор, являющийся звеном, дифференцирующим коммутационное перенапряжение и реагирующим на производную изменения коммутационного перенапряжения.
3. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что пороговый элемент выполнен в виде радиочастотного детектора, состоящего из магнитной антенны и резонансного контура, настроенного на высокочастотные составляющие коммутационных перенапряжений.
4. Способ контроля по п. 1, отличающийся тем, что пороговый элемент представляет собой акустический датчик, формирующий сигнал при улавливании звука вибрации конструкционных элементов преобразователя в диапазоне высокочастотных составляющих коммутационных перенапряжений.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131275A RU2640195C1 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016131275A RU2640195C1 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640195C1 true RU2640195C1 (ru) | 2017-12-27 |
Family
ID=63857582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016131275A RU2640195C1 (ru) | 2016-07-27 | 2016-07-27 | Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640195C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1156213A1 (ru) * | 1983-11-24 | 1985-05-15 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Выпр митель с защитой от токов короткого замыкани |
US5523938A (en) * | 1995-06-07 | 1996-06-04 | Sundstrand Corporation | Differential current fault protection for an AC/DC hybrid system and method therefor |
WO2013056751A1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | Abb Research Ltd | Method and system for detecting a failed rectifier in an ac/dc convertor |
-
2016
- 2016-07-27 RU RU2016131275A patent/RU2640195C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1156213A1 (ru) * | 1983-11-24 | 1985-05-15 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Выпр митель с защитой от токов короткого замыкани |
US5523938A (en) * | 1995-06-07 | 1996-06-04 | Sundstrand Corporation | Differential current fault protection for an AC/DC hybrid system and method therefor |
WO2013056751A1 (en) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | Abb Research Ltd | Method and system for detecting a failed rectifier in an ac/dc convertor |
RU2562968C1 (ru) * | 2011-10-21 | 2015-09-10 | Абб Рисерч Лтд | Способ и система для обнаружения неисправного выпрямителя в преобразователе переменного тока в постоянный ток |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8841917B2 (en) | Ground scheme identification method | |
EP3136526B1 (en) | Ground fault protection methods | |
US20170282720A1 (en) | Power Converting Device | |
CN105005293B (zh) | 用于实时测试控制器的计算机执行的方法和模拟器 | |
KR101893174B1 (ko) | 인버터의 다중 스위치 개방 고장부 판별 시스템 및 방법 | |
CN105915148B (zh) | 电动机驱动系统、电动机的控制方法以及电力变换装置 | |
US8488284B2 (en) | Transformer failure analysis system | |
EP2799948B1 (en) | Power supply device and power supply switching method | |
EP3138191B1 (en) | A method for monitoring dc link capacitance in a power converters | |
US9360528B2 (en) | Method and system for voltage sense input | |
US7649347B2 (en) | Method and apparatus to evaluate notches in an electrical power system | |
WO2018126171A1 (en) | Detecting resonance frequency in llc switching converters from primary side | |
US9482704B2 (en) | Detecting shorted diodes | |
RU2640195C1 (ru) | Способ контроля исправности работы преобразователей переменного тока в постоянный | |
JP6462738B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US9431936B2 (en) | Method for diagnosing a frequency converter | |
EP2621044B1 (en) | Overvoltage protection during GCU failure | |
US20220224319A1 (en) | Circuit arrangement and method for monitoring a signal formed by alternating voltage | |
KR101260474B1 (ko) | 디지털 전원제어장치 | |
KR102060608B1 (ko) | 사이리스터 고장 진단 시스템 | |
Dobra et al. | Model based fault detection for electrical drives with BLDC motor | |
RU2549221C1 (ru) | Устройство автоматического бесконтактного контроля технического состояния диодного выпрямителя | |
Sleszynski et al. | Real-time fault detection and localization vector-controlled induction motor drives | |
US20230060338A1 (en) | Input power monitoring circuit | |
JP5506884B2 (ja) | 安全監視入力装置 |