Методики и средства диагностирования полупроводниковых преобразователей тяговых подстанций и электроподвижного состава

• Автор: Зазыбина, Елена Борисовна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

1. ОБЗОР СУШрСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СПП ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА.
1.1 Краткий обзор силовых полупроводниковых преобразователей электрического транспорта

1.2 Отказы и основные неисправности полупроводниковых преобразователей.

1.2.1 Характеристика отказов полупроводниковых преобразователей.

1.2.2 Причины отказов СПП в режиме эксплуатации.

1.3 Техническое диагностирование силовых полупроводниковых преобразователей железнодорожного транспорта.

1.3.1 Общие понятия.

1.3.2 Рабочее диагностирование и его аппаратная реализация

1.3 3 Тестовое диагностирование полупроводниковых преобразователей и варианты его аппаратной реализации.

1.3.4 Тепловизионный и пирометрический контроль полупроводниковых преобразователей.

1.3.5 Экспрессдиагностирование полупроводниковых преобразователей и его

аппаратная реализация
1.4 Цели и задачи исследования.
2. АНАЛИЗ ОТКЛОНЕНИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР КОРПУСОВ СПП В ПЛЕЧЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
2.1. Бесконтактный контроль состояния СПП в выпрямительных установках .
2.2. Метод обработки результатов измерений
2.3 Метод сеток решения краевой задачи для уравнения теплопроводности
2.4 Метод статистического моделирования
2.4.1 Используемые вероятностные распределения.
2.4.2 Усеченное нормальное распределение.
2.4.3 Усечнное распределение Вейбулла.
2.5 Численное решение эталонной задачи
2.5.1 Построение разностной схемы.
2.5.2 Обработка расчетных значений температуры нагрева корпуса СПП
2.5.3 Описание вычислительного эксперимента.
2.6 Выводы по 2 главе.
3. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОБРАТНЫХ ТОКОВ СПП В
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ С РЕЗИСТОРАМИ СВЯЗИ.
3.1 Выбор схемы замещения СПП.
3.2. Анализ токораспределения преобразователя на примере выпрямительной установки УВКМ
3.3 Повышение точности измерений универсального устройства экспрессдиагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторами
3.4 Оценкаметодической погрешности устройства экспрессдиагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторами связи.
3.5 Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ЭКСПРЕССДИАГНОСТИРОВАНИЯ СПП И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ИХ ОСНОВЕ.
4.1. Серия устройств экспрессдиагностирования силовых полупроводниковых преобразователей
4.1.1 Устройство экспрессдиагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторами связи.
4.1.2 Универсальное устройство экспрессдиагностирования полупроводниковых преобразователей
4.1.3 Устройство диагностирования СПП в преобразователе
4.2 Расчет ожидаемого экономического эффекта.
4.3 Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ЭКСПРЕССНАГРЕВА СПП.
5.1 Конструктивные параметры устройств экспресснагрева СПП
5.2 Серия устройств экспресс нагрева СПП.
5.2.1 Устройство экспресс нагрева СПП с электродвигателехМ.
5.2.2 Устройство экспресс нагрева СПП с электромагнитом
5.2.3 Устройство экспресс нагрева СПП с автоматическим регулированием
5.2.4 Устройство экспресс нагрева СПП с регулированием скорости нагрева.
5.2.5 Устройство экспресс нагрева СПП с блоком прогрева
5.3 Вывода по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
Технические характеристики пирометра i 8
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
Математическая обработка результатов пирометрического контроля СПП
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
Протокол испытаний испытания преобразовательных агрегатов УВКМ6 под нагрузкой с использованием пирометра модели i 8
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.
Акты применения методики пирометрического контроля
ПРИЛОЖЕНИЕ 5.
Расчет токораспределения преобразователя в программе
ПРИЛОЖЕНИЕ 6.
Обработка совокупных измерений
ПРИЛОЖЕНИЕ 7.
Моделирование устройства диагностирования СПП в II
ВВЕДЕНИЕ


В третьей главе произведен анализ распределения, обратных токов в плече преобразователя, ветви которого соединены резисторами связи, не имеющими общей точки, рассмотрено моделирование работы устройств экспрессдиагностирования СП, рассмотрены алгоритмы работы данных устройств. В четвертой главе приведено описание разработанной автором серии устройств экспрессдиагностирования преобразователей без демонтажа. В пятой главе рассмотрена методика экспресснагрева СИП для последующих измерений параметров приборов при максимально допустимой температуре полупроводниковой структуры. СП различных типов получили широкое применение на железнодорожном, городском электрическом транспорте, метрополитене, в различных отраслях промышленности 1, 2,3,4, 5. В литературе 6, 7, 8, 9, представлены основные технические данные СП электровозов переменного тока и электропоездов. В 1, , , , , , представлены преобразователи, применяемые на тяговых подстанциях ТП железных дорог. В , , представлены полупроводниковые преобразователи, применяемые на ТП метрополитена. В настоящее времяв преобразовательном, оборудовании за рубежом на транспорте наиболее широкое распространение получили СПП силовые модули на базе ЮВТ запираемые тиристоры ОТО и их модернизированный вариант коммутируемые по затвору запираемые, тиристоры ГССТ , , , ,, ,, ,,,,, , , . Силовые модули на базе ЮВТ выпускают на токи А и напряжения до В и выше и имеют лучшие характеристики малые мощность управления и коммутационные потери, высокие скорости коммутации и стойкость к перегрузкам и т. ТО , ,, ,. Так, например, на железных дорогах Японии, Европы эксплуатируются преобразователи на ЮВТ транзисторах с регулируемым напряжением и частотой, позволяющие упростить сглаживающую схему и использовать модульную конструкцию , , , . Также в Японии, Германии, Австрии, Швеции для высокоскоростного движения применяется электроподвижной состав ЭПС с СП на вТОтиристорах , ,. В Российской Федерации также имеются работы по созданию перспективного ЭПС . Разработан тяговый электропривод высокоскоростного двухсистемного электропоезда Сокол0. Для организации высокоскоростного движения поезда V приспособлены к условиям эксплуатации в Российской Федерации, а их конструкция учитывает требования российских стандартов. В тяговом преобразователе в качестве СПП применены I транзисторы на напряжение 6,5кВ . Создана система тягового электропривода электропоезд ЭД6 с преобразованием электроэнергии 3,3кВ контактной сети постоянного тока на I транзисторах , проводятся работы по применению на основе Iтиристоров силовой схемы тягового электропривода моторного вагона электропоезда постоянного тока . Краткая характеристика СПП представлена втабл. По сравнению с тиристором, I. По сравнению, с двух операционными тиристорами, требующими для выключения протекания по управляющему электроду значительного запирающего тока, I требует от цепей управления рассасывания заряда входной емкости. Следует отметить, что тиристор характеризуется более низким прямым падением напряжения во включенном состоянии и большей устойчивостью к импульсным, токовым, перегрузкам. Краткие сравнительные характеристики СПП
Таблица 1. Однако несмотря на стремительное развитие силовой электроники в эксплуатации в различных отраслях промышленности, в том числе и на отечественном транспорте, остаются и будут работать в течение достаточно длительного времени СП на диодах и однооперационных тиристорах прежде всего изза экономических соображений. Выход из строя и отказы СП в условиях эксплуатации влияют на надежность и режимы работы как отдельных устройств, так и железнодорожного транспорта в целом. Надежность невосстанавливаемых объектов, какими являются СПП, складывается из свойств безотказности, долговечности и сохраняемости . Количественно надежность характеризуется показателями надежности, которые в общем случае являются функциямивремени и внешних воздействий. Я.1 интенсивность отказов ИО. На практике наиболее часто встречается функция ИО. В частности, похарактеру зависимости этой функции от времени принято дифференцировать различные этапы жизни приборов, рис.