RU2724928C1 - Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием - Google Patents
Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724928C1 RU2724928C1 RU2019116108A RU2019116108A RU2724928C1 RU 2724928 C1 RU2724928 C1 RU 2724928C1 RU 2019116108 A RU2019116108 A RU 2019116108A RU 2019116108 A RU2019116108 A RU 2019116108A RU 2724928 C1 RU2724928 C1 RU 2724928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- rotation
- channel
- time
- converter
- Prior art date
Links
Images
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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
- H02J1/084—Three-wire systems; Systems having more than three wires for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат заключается в повышении надежности магистрально-модульного преобразователя напряжения со смешанным резервированием. Результат достигается тем, что управление ротацией силовых каналов заключается в том, что из общего числа силовых каналов включают определенное количество основных каналов и один резервный канал, а остальное количество резервных каналов оставляют отключенными и за счет обеспечения возможности управления временем ротации силовых каналов предложенным способом повышается надежность магистрально-модульного преобразователя напряжения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.
Системы вторичного электропитания, к которым относятся магистрально-модульные преобразователи напряжения, должны обладать высокой надежностью, так как их отказ, как правило, приводит к отказу аппаратуры. Даже применение резервирования (нагруженного и ненагруженного) не всегда позволяет обеспечить требуемый уровень надежности из-за ограничений по стоимости, массогабаритным показателям и др.
Известен способ управления группой источников вторичного электропитания (ИВЭ), подключенных параллельно на общую шину нагрузки, заключающийся в периодической ротации основных и резервных ИВЭ, находящихся в режиме работы и режиме ожидания, в магистрально-модульном преобразователи напряжения. (Авторское свидетельство СССР №1804678, МПК H02J 9/06, опубл. 23.03.1993 г.).
Согласно известному способу повышение безотказности преобразователя и выравнивание остаточных ресурсов его силовых каналов достигается за счет ротации каналов, при этом из общего числа N ИВЭ включают К основных ИВЭ, суммарная мощность которых равна мощности нагрузки, и по крайней мере один резервный ИВЭ, остальные L резервных ИВЭ оставляют отключенными, в случае возникновения отказа любого из К+1 ИВЭ его отключают и включают один из L резервных ИВЭ, причем включенный резервный ИВЭ эксплуатируют в режиме нагруженного резерва, блокируют повторное включение отказавшего ИВЭ, при каждом последующем включении К+1 ИВЭ исправные работавшие ИВЭ заменяют исправными не работавшими ИВЭ при предыдущем включении K+1 ИВЭ из числа L-I, где I - число отказавших ИВЭ, при L-1<К+1 включают ИВЭ из числа исправных работавших при предыдущем включении K+1 ИВЭ, в случае пребывания К+1 ИВЭ во включенном состоянии более определенного промежутка времени замену ИВЭ проводят принудительно.
Очевидно, что максимальный эффект в повышении надежности преобразователя от ротации каналов (ИВЭ) может быть достигнут при условии, что за время до первого отказа канала в преобразователе, за время от первого до второго отказа и т.д. будет выполнен один цикл полной ротации его каналов (т.е. на этих временных интервалах суммарные времена работы и ожидания у всех каналов будут одинаковые). Однако, поскольку времена до отказа каналов заранее не известны, то определить длительность циклов полной ротации каналов невозможно. Поэтому для получения эффекта от ротации необходимо снижать длительность интервалов времени работы каналов, а следовательно, и длительность промежутков времени их переключений, тем самым управлять временем ротации каналов.
В известном способе повышения надежности преобразователя для управления временем ротации каналов в течении всего срока службы преобразователя предлагается проводить их переключение через «определенный промежуток времени» (постоянный период ротации), равный 24 ч.
Поскольку в момент переключения канала он может отказать, а известный способ управления ротацией каналов при постоянном периоде ротации требует большого числа переключений, то при таком способе управления ротация может и не дать ожидаемого эффекта или даже привести к снижению надежности преобразователя. Поэтому для обеспечения получения эффекта от ротации необходим такой способ управления ротацией, при котором длительности периодов полной ротации (и периоды ротаций) давали максимальный прирост надежности преобразователя, с учетом соответствующего этим значениям числа переключений каналов и вероятности отказов при таком количестве переключений.
Таким образом, недостатком приведенного выше способа управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульных преобразователях напряжения со смешанным резервированием является то, что все «управление» сводится к переключению каналов через заранее назначенный период времени, постоянный в течении всего срока службы преобразователя.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности магистрально-модульного преобразователя напряжения с ротацией силовых каналов.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием, заключающемся в том, что из общего числа (N+1+К) силовых каналов включают N основных силовых каналов, суммарная мощность которых равна мощности нагрузки, и один резервный канал, а остальные К резервных каналов оставляют отключенными, в случае возникновения отказа любого из включенных силовых каналов его отключают и включают один из К резервных силовых каналов, согласно заявляемому изобретению, предварительно определяют количество циклов полной ротации каналов (LMAX,0), длительности циклов полной ротации каналов и периодов ротации на основе расчетов верхней границы вероятности безотказной работы (PB(tбр)) преобразователя, максимально-возможного числа переключений (SMAX), на время первого цикла полной ротации (τЦ0,1) включают N+1 канал, остальные К каналов оставляют в резерве отключенными, если работающие каналы не отказывают, то в момент времени t1=τP0,1 проводят ротацию каналов в следующем порядке: включают первый резервный канал, который становится (N+1)-m рабочим, и отключают первый работающий канал, который становится К-м резервным, далее последовательно через интервалы времени, равные периоду ротации τP0,1, проводят ротацию каналов, пока преобразователь не проработает в течение времени τЦ0,1 или не откажет работающий канал, если за время τЦ0,1 ни один работающий канал не отказал, повторяют процесс ротации каналов в течение времени τЦ0,2 с периодом τP0,2, затем, в течение времени τЦ0,2 с периодом τP0,2, и т.д. до тех пор, пока преобразователь не проработает время tбр или не откажет работающий канал, если на интервале времени работающий канал отказал, его отключают, подключают резервный и повторно определяют новые значения количества циклов полной ротации каналов (LMAX,1), их длительности и периодов ротации , с учетом времени, который преобразователь проработал до отказа канала , процедуру определения новых значений количества циклов полной ротации каналов , их длительности и периодов ротации при отказах каналов повторяют до тех пор, пока не откажет K каналов.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупностью существенных признаков, заключается в повышении надежности магистрально-модульного преобразователя напряжения со смешанным резервированием за счет обеспечения возможности управления временем ротации силовых каналов предложенным способом.
Сущность заявляемого изобретения поясняется рисунком, где
на фиг. 1 представлен график определения длительности циклов полной ротации каналов;
на фиг. 2 представлена блок-схема алгоритма модуля расчета периода ротации.
В описании используются следующие обозначения: N - количество основных каналов;
К - количество резервных каналов в ненагруженном режиме;
М=(K+1) - количество резервных каналов;
λ - интенсивность отказов канала в режиме работы;
λОЖ - интенсивность отказов канала в режиме ожидания;
tбр - заданная наработка преобразователя;
РТЗ - заданная вероятность безотказной работы преобразователя за время tбр;
P0вклТЗ - заданная вероятность одного безотказного переключения канала;
Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения осуществляют следующим образом.
Для управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием предварительно при отсутствии отказавших каналов преобразователя (для ) определяют верхнюю границу вероятности безотказной работы преобразователя, на основе которой рассчитывают максимальное число переключений, количества циклов полной ротации каналов и их длительности, и в итоге, длительности периодов ротации.
Далее, на время первого цикла полной ротации (τЦ0,1) включают N+1 канал, остальные К каналов оставляют в резерве отключенными. Если работающие каналы не отказывают, то в момент времени t1=τP0,1 проводят ротацию каналов в следующем порядке: включают первый резервный канал, который становится (N+1)-м рабочим и отключают первый работающий канал, который становится К-м резервным, и далее последовательно с периодом τP0,1 проводят ротацию каналов, пока преобразователь не отработает время τЦ0,1 или не откажет работающий канал.
Если за время τЦ0,1 ни один из работающих каналов не отказал, то начиная с момента времени t2=τЦ0,1 повторяют ротацию каналов, но уже в течение времени τЦ0,2 с периодом τP0,2, затем, в течении времени τЦ0,3 - с периодом τP0,3, и т.д. Эта процедура повторяется до тех пор, пока преобразователь не отработает время tбр или не откажет работающий канал.
Если на интервале времени работающий канал отказал, его отключают, подключают резервный и определяют новые значения количества циклов полной ротации каналов, их длительности и периодов ротации, но уже с учетом времени, который преобразователь проработал до отказа очередного канала и для этих значений проводят ротацию каналов. Эта процедура при отказах каналов (определение новых значений количества циклов полной ротации каналов, их длительности и периодов ротации при отказах) повторяется до тех пор, пока не останется N+1 работоспособный канал.
Первым преимуществом предлагаемого способа является то, что период полной ротации каналов не назначается, а определяется при каждом изменении числа работоспособных каналов.
Вторым преимуществом предлагаемого способа является то, что максимальное число переключений каналов определяется с учетом заданной вероятности безотказного переключения каналов и изменения «запаса» надежности преобразователя при отказе каналов относительно требуемой надежности.
При осуществлении способа расчет осуществляют следующим образом.
Предварительно определяют значения характеристик магистрально-модульного преобразователя напряжения со смешанным резервированием, а именно: количество основных каналов (N) и количество резервных каналов в ненагруженном режиме (K), числа резервных каналов М=(K+1), интенсивности отказов каналов (λ и λОЖ), а также значений наработки (tбр) преобразователя, вероятности безотказной работы преобразователя (РТЗ) за время tбр и вероятности одного безотказного переключения канала Р0вклТЗ.
Математический аппарат, использованный для реализации расчета в заявляемом способе, основан на принятых в настоящее время моделях и методах расчета надежности, приведенных в стандартах [1-4].
Для общего случая, когда в момент времени отказало т каналов, при условии, что у преобразователя осталось работоспособных резервных каналов, порядок расчета периода ротации силовых каналов при их «последовательном» переключении приведен ниже.
где - число переключений каналов при их «последовательном» переключении за один цикл полной ротации:
В результате расчета формируется вектор , содержащий значения периода ротации каналов для каждого из циклов полной ротации, которые можно выполнить при отказе т каналов преобразователя.
Расчетная часть в способе может быть реализована с помощью программного модуля ЭВМ, блок-схема алгоритма которого приведен на фиг. 2. Программная реализация алгоритма осуществлена автором в виде оригинальной программы для ЭВМ «Расчет периода ротации силовых каналов в магистрально-модульных преобразователях напряжения», программа регистрируется в Роспатенте. Программа сконфигурирована с возможностью реализации следующих функции: ввода данных о характеристиках надежности каналов преобразователя, требований по надежности к преобразователю и времен отказов его каналов, расчета числа циклов полной ротации основных и резервных каналов преобразователя и периода ротации для каждого цикла при изменении числа работоспособных каналов в результате их отказов и вывода значений числа циклов полной ротации каналов преобразователя и периода ротации для каждого цикла. Программная реализация алгоритма может быть выполнена и с использованием общедоступных CASE-систем, например и той, которую предполагалось использовать в известном способе повышение безотказности преобразователя для программной реализации алгоритма управления ротацией каналов на микроЭВМ (контроллере) по АС. №1804678. В любом случае интеграция программного модуля в управляющую программу контроллера не вызовет особых затруднений.
Таким образом, предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности магистрально-модульных преобразователей напряжения за счет оптимизации управления временем ротации силовых каналов.
Источники информации:
1. ГОСТ Р 51901.14-2007 (МЭК 61078:2006). Менеджмент риска. Структурная схема надежности и булевы методы. - М.: Стандартинформ, 2008. - 28 с.
2. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Отраслевой стандарт. Аппаратура радиоэлектронная. Методика расчета показателей надежности - М.: ВНИИ, 1985. - 49 с.
3. РД В 319.01.19-98. Комплексная система контроля качества. Радиоэлектронные системы военного назначения. Методики оценки и расчета запасов в комплектах ЗИП. - М.: МО РФ, 2000. - 59 с.
4. ОСТ В 4Г 0.012.241-84. Отраслевой стандарт. Аппаратура радиоэлектронная. Методы расчета показателей надежности в режимах хранения и ожидания и определения продолжительности испытаний, имитирующих длительное хранение. - М.: ВНИИ, 1985. - 45 с.
Claims (11)
1. Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием, заключающийся в том, что из общего числа (N+1+К) силовых каналов включают N основных силовых каналов, суммарная мощность которых равна мощности нагрузки, и один резервный канал, а остальные К резервных каналов оставляют отключенными, в случае возникновения отказа любого из включенных силовых каналов его отключают и включают один из К резервных силовых каналов, отличающийся тем, что предварительно определяют количество циклов полной ротации каналов (LMAX,0), длительности циклов полной ротации каналов и периодов ротации на основе расчетов верхней границы вероятности безотказной работы (PB(tбр)) преобразователя, максимально-возможного числа переключений (SMAX), на время первого цикла полной ротации (τЦ0,1) включают N+1 канал, остальные К каналов оставляют в резерве отключенными, если работающие каналы не отказывают, то в момент времени t1=τP0,1 проводят ротацию каналов в следующем порядке: включают первый резервный канал, который становится (N+1)-м рабочим и отключают первый работающий канал, который становится К-м резервным, далее последовательно через интервалы времени, равные периоду ротации τP0,1, проводят ротацию каналов, пока преобразователь не проработает в течение времени τЦ0,1 или не откажет работающий канал, если за время τЦ0,1 ни один работающий канал не отказал, повторяют процесс ротации каналов в течение времени τЦ0,2 с периодом τP0,2, затем в течение времени τЦ0,3 с периодом τP0,3 и т.д. до тех пор, пока преобразователь не проработает время tбр или не откажет работающий канал, если на интервале времени работающий канал отказал, его отключают, подключают резервный и повторно определяют новые значения количества циклов полной ротации каналов (LMAX,1), их длительности и периодов ротации , с учетом времени, которое преобразователь проработал до отказа канала (t0,1), процедуру определения новых значений количества циклов полной ротации каналов , их длительности и периодов ротации при отказах каналов повторяют до тех пор, пока не откажет K каналов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116108A RU2724928C1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116108A RU2724928C1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724928C1 true RU2724928C1 (ru) | 2020-06-26 |
Family
ID=71136176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116108A RU2724928C1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724928C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2317626C1 (ru) * | 2006-06-13 | 2008-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Преобразователь напряжения постоянного тока с резервируемой параллельной архитектурой |
RU2324272C2 (ru) * | 2006-06-13 | 2008-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки |
EP2387123A2 (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Redundant supply of electric loads in an aircraft from two independent power buses |
RU115980U1 (ru) * | 2011-08-29 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Многофазный преобразователь напряжения (варианты) |
US20120212065A1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | George Shu-Xing Cheng | Scalable and redundant mini-inverters |
-
2019
- 2019-05-24 RU RU2019116108A patent/RU2724928C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2317626C1 (ru) * | 2006-06-13 | 2008-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Преобразователь напряжения постоянного тока с резервируемой параллельной архитектурой |
RU2324272C2 (ru) * | 2006-06-13 | 2008-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки |
EP2387123A2 (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Redundant supply of electric loads in an aircraft from two independent power buses |
US20120212065A1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-08-23 | George Shu-Xing Cheng | Scalable and redundant mini-inverters |
RU115980U1 (ru) * | 2011-08-29 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Многофазный преобразователь напряжения (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107219470B (zh) | 蓄电池组在线核对性放电装置及方法 | |
Li et al. | Design of smart MVDC power grid protection | |
JPWO2018225416A1 (ja) | 蓄電システム、管理装置 | |
US20160118789A1 (en) | Parallel battery system | |
US9348390B2 (en) | Dynamically adjusting power disturbance hold up times | |
US20160336768A1 (en) | Method and system for managing a plurality of energy storage assemblies | |
JP2017505098A5 (ru) | ||
RU2724928C1 (ru) | Способ управления ротацией силовых каналов в магистрально-модульном преобразователе напряжения со смешанным резервированием | |
CN114421585A (zh) | 并联电源系统控制方法、装置、设备及存储介质 | |
RU174125U1 (ru) | Электронный имитатор аккумуляторной батареи для испытаний систем электроснабжения космических аппаратов | |
Palamar | Methods and means of increasing the reliability of computerized modular uninterruptible power supply system | |
CN110503272B (zh) | 满足安全稳定要求的限制短路电流辅助决策方法及系统 | |
CN115276205B (zh) | 持续供电的不间断电源控制方法、系统、装置及存储介质 | |
JP2017135885A (ja) | 電力変動緩和システム | |
CN115575848A (zh) | 应用于ups并机系统断路故障的检测方法、设备及介质 | |
Nam et al. | MVDC MMC Redundancy Design Based on Availability and Cost Considering Submodule Degradation | |
CN112366781B (zh) | 充电机输出电压控制方法、装置、电子设备及存储介质 | |
EP3338188B1 (en) | Method for determining a mean time to failure of an electrical device | |
CN113224813A (zh) | 离网光伏储能系统控制方法、装置、计算机及存储介质 | |
Saro et al. | Reliability analysis and calculation for the most common modular UPS system architectures | |
JP2021023074A (ja) | 無停電電源装置 | |
CN114362303B (zh) | 换电柜充电方法、装置、电子设备及存储介质 | |
Skok et al. | Optimization of preconditions in transmission system restoration process by using artificial intelligence | |
CN112653140B (zh) | 供电控制方法、装置和存储介质 | |
CN113394780B (zh) | 一种端口故障自动穿越的功率控制方法和系统 |