Обеспечение функциональной безопасности на примере микропроцессорной системы управления преобразователя собственных нужд на электровозе постоянного тока

• Автор: Рогожникова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 256 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФУ КЦИОI АЛЫ ТОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ПА ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ
1.1. Основные принципы построения преобразовательной техники на подвижном составе и обеспечение функциональной безопасности
1.2. Состояние разработок в области обеспечения безопасности преобразовательной техники электроподвижного состава

1.3. остановка задачи исследования

2. МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФУНКЛИОНАЛЬНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОВОЗЕ

2.1. Подходы и методы обеспечения функциональной безопасности

микропроцессорных систем управления в жизненном цикле

2.2. Определение общей функциональной безопасности МПСУ на этапе анализа риска

2.3. Функциональная безопасность аппаратной части МПСУ на электровозе
2.4. Функциональная безопасность программного обеспечения МПСУ на электровозе
2.5. Выводы по 2 главе
3. ФУТКДИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПС I
3.1. Определение функций безопасности ПСИ
3.2. Анализ риска ПСИ
3.3. Численное определение риска
3.4. Функциональная безопасность электронного оборудования
3.5. Требования для ПСИ по соответствию комплексу требований по безопасности
3.6. Определение модели безопасности ПСН
3.7. Функциональная безопасность программного обеспечения ОСН. Спецификация требований по функциональной безопасности к программному обеспечению
3.8. Выводы по 3 главе
4. ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИ1АЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ФУНКЦИИ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ НАРАСТАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ
4.1. Разработка модели функции управления скоростью нарастания тока якоря
4.2 Выводы по четвертой главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТ АТАМ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Последствия отказов могут быть более катастрофичны, по сравнению с предыдущими поколениями электроподвижного состава, так как увеличился объем перевозок, увеличились скорости движения и так далее. Поэтому на линии с постоянным напряжением на границе энергоснабжения были замерены броски напряжения порядка 6 кВ, хотя и слабой мощности. Гц. В нормах безопасности задано, что величина токов такой частоты не должны превышать одного ампера, что достаточно малая величина. Па преобразователях устанавливаются дополнительные фильтры, тем самым ухудшаются энергетические показатели преобразования. Московский завод ОАО «Трансконвертор». Разработки преобразователей велись совместно с фирмой «Сименс» для электропоездов ЭД4МКМ и электровозов 2ЭС4К. Электроси» г. Москва. Преобразователи установлены на электровозах ЭП2К. ФГУП НПО Автоматики, город Екатеринбург. Преобразователь установлен на электровозе 2ЭС6. Функции преобразователя: питание обмоток возбуждения тяговых двигателей в режимах независимого возбуждения и рекуперации, питание вспомогательных машин, системы управления и других систем электроники, заряда аккумуляторной батареи и питания бытовой техники. В литературе достаточно мало имеется информации по реализации функциональной безопасности. На ОАО «Трансконвертер» разработано два типа высоковольтных статических преобразователей собственных нужд (ПСН) [5 9-]. Первый тип высоковольтного статического преобразователя собственных нужд (ПСН- У1) предназначен для энергоснабжения электрических цепей пассажирских вагонов и электропоездов ЭД4МК. ЮВТ транзисторах с гальваническим разделением потенциалов, группу однофазных выпрямителей, трехфазный инвертор с выходным линейным напряжением 0В, Гц, синус-фильтр, блок микропроцессорной системы управления (МПСУ) и встроенный интерфейс, предназначенный для контроля и диагностики. ПСН- У1 практически в три раза легче: 0 килограммов (предыдущие преобразователи имели вес более чем 2 тонны). Прибор практически не имеет ограничений в увеличении мощности, тогда как техника предыдущего поколения дает не более кВт. МПСУ) с реализованными алгоритмами диагностики, блок защиты от импульсных выбросов входного напряжения. Второй тип высоковольтного статического преобразователя собственных нужд - ПСН5 предназначен для энергоснабжения вспомогательных электрических цепей грузовых электровозов постоянного тока (в частности, 2ЭС4К), эксплуатируемых на участках железных дорог, электрифицированных напряжением 3 кВ постоянного тока. При этом на электровозе 2ЭС4К устанавливается два высоковольтных статических преобразователя - по одному на каждой секции. Структурная схема Г1СН5 представлена на рис. ПСН5 имеет шесть выходных каналов, образованные шестью автономными инверторами напряжений (АИН1 - АИН6). АИН4). Управление работой блоков ПС. Н5 осуществляет микропроцессорная система управления (МПСУ), которая получает уставки и команды от системы управления локомотива (МСУД). В работе ПСИ5 предусмотрены два режима работы - штатный и режим резервирования. Кроме того, имеется межсекционное резервирование аппаратуры. При выходе из строя части оборудования по команде системы управления МПСУ собирается схема резервирования, отключается ряд потребителей, имеющих более низкий уровень риска с точки зрения функциональной безопасности. Следующий уровень резервирования - межсекционное. По данным МПСУ МСУД собирает схему межсскционного резервирования, при невозможности резервирования в рамках одного ПСН5 часть потребителей питается от ПСН5 другой секции. Критическим оборудованием с точки зрения функциональной безопасности являются двигатели вентиляторов и двигатель компрессора. Для их работы организованы схемы бесперебойного питания этих потребителей. При неисправности канала питания преобразователей возбуждения МСУД переключает питание возбуждения тяговых двигателей с независимого на последовательное. ПС5 имеет встроенную диагностику состояния внутренних блоков, сигналы аварии передаются в систему управления верхнего уровня МСУД и выводятся на соответствующую аппаратуру. СООВ. Рис.