автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизированная система диагностирования мощного тиристора

CAIEH'-IIETEEETITCISÎ.; rocîTbiPCTBEiîiîi.': sjs:-TPG7saDnEciai!i УН:З^Р.Т:Г] T7.T.3.II.УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) -

РГППI----

¿pCó"' --a прз^ак vyKQ?.

-6ШНП935

Топчи! Александр Адск.'-згщровяч

rci-lilTÍBiTOBAIELAa СИСТЕМА ДДиЖГЕПРОВАБИ МОСНОГО ТИЖТОРА

Специальность: 05.13.06 - Лйгойатйзгровакнне састет.-:

управления (пи отраслям)

АВТОРЕФЕРАТ

дясоэрташа на сойс::зйЯе ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Зетербтрг - 1294

Работа атоляена з Саякг-Петэрбургеяом. государстве::::::.: с-яектро-:.охняческои университете им.Б.И.Ульянова С1енака).

Научный руководитель -

Сзс^дежгнй деятель науки и техники Российской Федерации, доктор гохническ*"!: наук профессор Мозгалевсгсй А.В.

'лрояовсккн Л.А. Пеховцов О .И.

Бедулая организация - Центральный научно-исследовательский пгститут силовой электротехника

О^ЕЦкальные оппоненты: доктор '.технических наук профессор кандидат технических наук доцент

Защита состоится " 6 р 1995 р. в "СО чаСОф

на заседании диссертационного совета К 063.36.0,3 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета шэнк В. И. Ульянова (Ленина) хго адресу:

197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета»

Автореферат разослан " 0( ТЭЭ^года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кутузов О.й.

ОБЩ ХАРАКТЕРЙСЕПСА РАБОЪ'

Дугуапьттостъ т>збо?ч. Вагзость функций, наолняесх тораш в азделпяг радиоэлектроники и электротбхн.::-^:, .. г частности, в радгопвредазэгрх устройствах (РИДУ) (ГЛЧ-даэаазо:», г-гг-чггеяьяое тс: количество в схемах привода? к заскстшоек: надес-ности тгрпеторшх устройств в полом от надегаоста саг'-гх тарас-торов. Данный факт отделяет необходимость обеспечения ж поддержания высокой надежности ут-в^агаих силовых приборов стг— .дгт зксддусгации. Такс! процесс во^.оеяо осуществить с помо^ьх.

^ -г.

двагвссгапованвя. В реальных устройствах прелвочтенне отдается оцзнке т&оптчэского состояния при .Тункдазнирутарй аппаратуре!, т.е. ^/шщ-юнальнону (рабочяцу) даагвостгроБанзю.

Однако, несмотря на ипрокое асдользозавзе этого вида диагностирования, литература по его прзгхчонктв непосредственно к тиристораы мало. Описыьаекыв л» в ней метода и способа сцен;'.;. технического состоянея приборов Бнзывавт некотор1^ трудности дм лестлъзованяя в зирксторных устройствах, в том число л з радкопергдащях устройствах (ИЩУ).

Кроме того, на существувдеа этапе- эксплуатации РЗА дтгАг-ностнрозанне в оснсгкса осуществляется традиционная, хсро~о освоеншдш ж разработанные элвктрячеыссги методами. Так, для ИЩУ СЗЧ-даапавоаа спроектирозана а находится на стадии вне-д-репзя автсыатгзщюваннаа сгстшла днагностгки г контроля. Данная састэка позволяет следлть за пропчссами, лрийьл^А-гйпм в силона цепях ИЩУ, т.е. контролировать перегрузку по току г нащшгензв, фиксировать кгход гз строя тиристоров и ситна позировать об этой, докукентзрозатв полученную з результате г?.-речдслевЕнх процессов гнфориацнв яа устройстве отображения. г выдавать ее за нейтральней пульт управления. Вопроск же сноски технического состояние и прогнозирования времени ззх-да зга строя непосредственно тиристоров требуют разделения:.

Преодоление указанной прослег-г: возкоено ирг аепользомкгг неразруЕащгг методов диагностирования, л, в частности, тедло-внх методов неразрушавдего контроля. Зто обусловлено достоинствами е ■ широким развитием: учоечнутых методов.

В результате научных Еззскаяий, проведенных з области

- г -

наразрузналецего контроля, првдаояеаи ыатвкатическив описания ж модели тепловых полей нолупроеодниковых приборов. Одагко, они икэзт скорсе теоретическое зрачениэ и могут быть использованы только для анализа характера физических явлений и расчета параметров тепловых процессов, протекаэдаз в прибора. Практическое аа их щжмзненк& для реления задач диагностирования тиристоров выпаваэт окределоннне затруднения.

В связи с эчта возникав" потрэбность в создании тепловых моделей гдристэров, которые достаточно полно характеризовали бы юс тохкдчзи ое состояние и поззоляаш бы учитывать влияние всз.< внзшзгл фалтсров, приводящих к его изменению. Что н необходимо дзя диагностирования.

Использование подобных моделей в необходимая» нолрэревной опенки операторсат технического состояния тиристоров в годэ их огункдаснирсванза требует высокой степени автоматизации процесса 'диагностирования.

Все сказанное обуславливает необходимость проведении научных исследований о цельв ооадангя автоматиагроваяних систем ' диагностирования: (АСД) тиристоров но параиэтрш их тепловых нолей. Прикекегсге таких АСД на щзакзке позволит пошсить уровень эксплуатадж: сашетзг сястегл, испод&эувдйх салоше тирис-тогше. у свойства, в том числе и радиотюредакэдг устройств: • Ззо к определи постановку дала и задач исследования, выполнен:-''-' в дт'-оерг'ггзюнно! работа.

Дол; - выбог катода построения и разработка

гг г:-.-; -л .-ганаэв систра даагяужгирозанга тфюторов по па-^ 'гх тегаговнх

Оледовэ пучим, то<5*х>]цша разработать дг-:г?г5-.-?йчбсков о'^печение сагхзгяго ттрдстотда.

Ддя достиг' я:л. постгряу'тнэй цзлг в -Есслсяованип решались с з

- вч^эр патцй 1г;т2ггйстгАл)^аш1Я, построение диагностической и акт*;^"мс-п "тле .1' ¿«ол* лей ткристоров;

- яслч&ловаяие тиристоров с вадьо про»* ве-ал '¿¡ржггс^аз&чото гзоегарааааи по

р-» т-л ::тлго пол«; • .

- рапр^ботка атгожп^гро ванной сзоггсг; ^агиоотзровагая

- а -

(организационное, нагеаатическов, алгоритмическое, тозгагтесме обеспечения);

- разработка п^эдгогавий по лраиэнвняо агг^'лтвзировслксй' системы диагностирования тиристоров в качестве поде, -.теш евто-иатиаировапной система диагностики и кжроля радиопэредащего устройства.

Метода тгссдедовддщ. Пчз решении перечисленных задач использовались некоторые положения классической физики, теории оптимального и адашг чного управления, квазистатической теории фцуктуации г теркэдинаа^гэской теории необратимых процессов, метода: функционального диагностирования, катода прогнозирования, т'эгрй вероятностей, интерполяции, погрешностей, метода построения АСУ.

Дахзааа-аашзва:

- впервые предложено использовать для оценки технического состояния тиристоров и протезирования его изыенэлиг: со временем в процессе функционирования разности между температурой полупроводниковой структура прибора и значением температуры, вырабатываемой эквивалентной, модельв; .

- рЕсработана диагностическая модель мгвшх тврисгоров по параметрам их теплоЕзх поагей, которая отличается от еьбост-кнх возкожостьо отслеживать как изменение с. , тознпя полупроводниковой структур • так и зврчкг'ор изгажена скружзнцеЁ ср&-дн;

- рякрасоггг; Млсчатяг.ггз еттто«эттш»рг>-. вакной cscrfssy дкатюстяровгшта, шлтагцеа адапгадип зкЕива-' лентной модели, рпэнгсу ж прогнозировала техничезкого состояния тиристора и деятельность человека-оператора.

Практическая пршгость. Основные результата тзшолненного исследования позволяют строить автегдатизированзне сзстеш д-. агностирования сшсвнх тиристоров. Это даэт возможность сократить вреаденняе затраты При поиске отказавакх приборов т элктронных и электрических системах, недоль эущгх мощные тиристоры, и более обоснованно планировать их техническое обслуживание .

Воз.-акгость прогнозирования времени внходг ж? строя ти-' ристорор позволяет предотн^ткть отказы установок, в- которых

оки используются. Так, введение автоматизированной систем* ди-агкостировадкя иоддас тиристоров в автоматизированную систему диагностик!! и контроля радпопередэЕцэго устройства позволяет предотвратит?. отказы его инверторов, модуляторов 2 регуляторов напряжения.

Подученное в работе теоретические результаты доведены до алгоритма, методики и технических рекомендаций, .которне могут c''í-ь использованы в существующей автоматизированной .системе диагностики и контроля (АСДК) PIW СНЧ-диапазсна. Проведенное . сслздоейняэ показало целесообразность создания АСД перспективных устройств. Полученные результата могут бить испсльзовэ-Hjj для осуществления дцагностгрования силовах тиристоров в сама: разнообразных областях.

Реал'тратrjf. ví^yw'^ov. тгссл?г"~г.-7гя. Основные результаты работы реализована в TTS на 0KF в/ч 60130 при выполненш НИР "Валентность" (1330), "Приступ" и "Сепаратор" (1993), учебном' процессе ШК Балт^ской государственной академии (1993), на радиопередающем центре в/ч 20348 (1994).

Апробация т"?бртн. Материалы исследования и результаты работы докладывались и обсудцэдись на межвузовских научно-методических конференциях кагедр ВУЗов Северо-Западной труппы МО Российской Федерации в 1992, 1993, 1994 годах, Всесоюзной на- , учно-тэхяическоЛ конференции Тлщюсксгьма-Эг" в 1992 году, XI jJessTsoBCKo3 школе-семинаре "Метода и средства технической ' диагностики" в 1992 году, на региональном научном семинаре Балтийского отделения Российской инженерной акаде:лш "Прикладная электроника" в 1994 году.

Нублуутгп:. В процессе подготовки диссертационной работы опубликовано 10 початках рас5от. Из них - 2 депонированные з .'Gil-.*, 5 статей т сборниках нггео-иетодаческих конференций, I тезисы доклада на всесоюзной конференции, I статья в научно-телшчооком сборнике, -I статья з материалах межвузовской школы-семинара.

Осигёпне ^олптучия.. ' - метод и.уккцнокалъного диагностирования по разности температур йол5'"г;рог-однт'сво:1 структуры. тиристора ж эквезалэотюй

- диагностическая модель тиристора в виде уравнения его теплового баланса;

- алгоритмическое обеспечение автоматизированной система Функционального диагностирования тиристоров по параметрам теплового поля приборов;

- схема функционирования автоматизированной системы диагностирования в качестве додсистеш автоматизированной систолы диагностики ж контроля радиопередающего устройства.

Спггргупа к об'ьр?.: дгсодтзташонноЕ •работы. Работа состоит из введения, четырех глаз, выводов по работе, заключения, гри-лсаения к списка литературы, вклотагадего 146 наикечозаниЗ. Основная часть работа изложена на 173 страницах машинописного текста. 3 работе содерзитоя 39 рисунков и I таблица.

КРАТКОЕ СОДЕЕШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работа, сформулированы сель и гадачи исследования, приведены научные положения, выносимые на защиту.

В нс-рвой главе проведено исследование в области определения организационного обеспечения авто;>:.;тиз"рованно£ системы диагнс^тгрогл*гг" силовых тиристоров.

Ъ гла: .'оказано, что в тяристорнкх устройствах вапледае надежны уз л-: и цепи, в состав которых входят силовые тиристоры. Это является следствием тякелых условие и регшгов работы саьгх силовых приборов - вызывается выходом их из строя. Поэтому дая поддержания надегности тирлегорных устройств в исследован::"■ предложено заблаговременно определять врэля возникновения отказов тиристоров грогнозировать выход приборов из строя).

Для этого в главе рассмотрены прич:гс: и виды отказов приборов. С учетом реяимов эксплуатации тиристоров определены основные группы дефектов, обуславливающих отказы, и мехаквз:.ъ' их вазываоцие.

Анализ приведенного в работе материала пс":азал, что де-градащонныэ процессы, возникающие под действием дефектов тиристоров, приводят к ухудшению электрических параметров и в

— о

зтогс, я зпнедэнпг температуры зх ^олупсоводниково.: структуры

Это псзкмппо оаисматрзъатъ в асслзпованиз реальнее та-рпсторн как тс .¿эдинаиЕЧвскив зеустоаетныэ система. т.е. системы. сод&ргащгв дефекты г нзсоверызнства л стсемяииеся з процесса раооты ^ равнозеезго с лзмзканием внутренней тзгшературы [тзгаераттра "ол^иуи^дадк-,.'еию. ирук^-уиы арлоора.'.

/читывал, за ряду со сказанным, достоинства гепловых ае-:одоз зерззрусаппвго жонтроля з спенЕфшсу 'РуцкхиоЕпрозанзн тл-ргстзргых устройств в талом {Н2ЕГ СЕЗ-дшапазона, в частностж) з диссертационной работе пал выбран метел фушезаональното ^рз-бочего) дпагностарозания тиристоров о яоыопги эквивалентной .молэли (Э?Л) яри асдольссзанпзг чувствительных к отказам параметров (параметров тэплозого поля прибора).

Работа подразумевает ядентисдаапзю теплового золя контролируемого прибора (объекта диагностирования (ОдЗ) и сравнение его с эталонным, полученным либо экспериментальным путем, дгбо методами гаатематнческогс моделирования.

Для своевременного определения характеристик эталонного поля, достаточной достоверности диагностирования-, Есялгчан^ случайных оеиоок, связанных с аункпионирозанлеы аппаратуры. 2 сигаоок операторов з работе внесено предасненгз звтоматнзиро-зать процесс и средства диагностирования.

В выводах по первоД главе сказано, чт^т

- наиболее ненадзяшши узлами в тиристорных устро: ^гвах является енлевыо цлш, использупциэ мощные.приборы, а наиболее ненадешшш элементами - тиристоры;

- значительная часть дефектов в титзистсрах либо является источником таила, либо вызывает перераспределение потоков ч,еп-ла г областн дефекта. Это влечет за собой изменение теплового поля. Т.е. любые температурные аномалии, любые отступления от заданных температурных режимов, аакиш бы причинами они не вызывались, является предвестниками отказов приборов;

- шушшдональное диагностирование силовых тиристоров целесообразно осущес-гвлята. с поггащьп автоматизированной системы диагност: грош'из тутом .сравнения тепловых полей контролируемого прибор ч и полученного с пзмощыз эквивалентной модели;

' - оянак ES ПЗрСПСКТЕБНКГ Z 32ЕНЕГ напратагенпк гсдяетжзнт: НЗДе.ТНОСТИ ТИрИСТОрЗНХ УСТРОЙСТВ ЯВЛЯеТСВ Прогнозирование отказов тспсстоио!. шг использовании дзраметров теплогн:-,' тгола!; птиоорон, чувствительных к легралазпочкгп/. процессам,

Зс втсто»' глав;' при использованив мэтопо:- катямстпчеспего кожвлярованЕЕЕ определена сгрук^оа г&тскзтггсееЕого сбесл»-вонпе в разраоотзно алгоритмическое обеспечение предлагаемо; ACI-

Зг. пзрвок этапе построения математического обеспечен;:" . проведен оозср е. сравнител- анализ некоторых цопулягнцг. теплозых моделей полупроводниковых прибсрОБ, б тог числе, в тиристоров, и дана оценка их достоинств и недостатков. В результате доказана необходимость, построения soeoí' теплого!: глодали скювых тиристоров. Причем, она допеха в максимальной степени удовлетворять предъявляемым к математическим моделям требованиям и устранять недостатки существущит тепловых моделей.

С цельп построения модели проведен анализ секторов, вш-яп5ех H8 тепловой pc3Ej¿ тиристоре, и выявлено, что его п&лесо-ооразно оценивать по характеру изменения тевпературы полупроводника bot структуры хгзибора Т.- »

Согласно сказанного, es основании закона согранег'вв энет-пш в работе определено уравнение теплового баланса иошогс тиристора, которое одновременно является математгческо:': íío-делыз теплового поля гсиоорг.,

Пслучегвое иитеиататчексое ошеагие тегловеге поля иокг—• зала, чп тешеретура полупроводниковой структуш тиристора в начальный жштя цременг имеет црягкдссцорсЕОнадьнус пав: -спмостъ от температура корпусе приоора. темвературв схладителг z температурь- опр_~ »пгей страда, и позволяв;: тегггп. загачн диагностирования. Псэтэку данную модель пргдлогекс дспользоват: в качеств диагностическс! модели

F связи с теп, что таг.?я Л'.." достаточно полно хпрактсв.-зует тепловые процесс:;, дротекапцее. в тяристорс, в раооте она использовалась шея реализации

Дяг этого определена законы изменения Есэус&цнентэв (тепловых параметров) модели к оцениваэиш: дП. Относительно,вегс

^-ттрст^ "^гг"*1

< Э Я"Р!

_ _ да. Определен алгоритм функадонщпванан 51Л

■рзты диагностирования). ЭМ иглзет слвлук^й вид:

Г. (*)=

!« -

М 1 м

+ Т.(О) егр(Ао1:)-

С =с -

м о

х ¡и ; ' *

В =Р---У-

« о 7,

-(1 -ТУГ ;

• он 2 т '

гдз 04_ значения структурных зара'яетроз мо-

д»л:: в ЕЗ^альанЗ момент Еревана , которое определяются

дал исправного тирисгора согласно нырагений:

А =-

с (Ш~Г '

В =■

срТ" •

й. -й П - сг 'с •

о~ср7Е Н~ *

г СГ ^С

13=^

Е

о срПгГ" • .___

где Т- - те:л:арат?ра 1юлугровод1ш?.овой струк*"7г~ч т'^ристора;

- значите тегягэратуры полупроводникевоя структуры тпргс-тора, определяемой с помощью 311; - значение температуры полупроводниковой структуры в начальный момент времени t=•0 ; X - температура корпуса прибора; X - температура охладителя (ра^датора); X. - температура окрунающей среды; -гладкость, рассзпаэетая на приборе; - тепловое сопротивление структура-корпус прибора; 1СГ - тепловое сопротивление корпус-охладитель; - тепловое сопротивление охладитель-округивдая среда; а - удельна* теплоемкость крешия; р глоцгюоть кремния; V - объем структуры прибора.

3 период адаптации адекватность ЭМ и ОД достигается в ' результате настройки параметров Ь*> С.», О», Е» з начальный момент установившегося резш'а работы тиристора, когда предполагается, что дефекты в приборе з результате старения отсутствуют. ГГосле адаптации модель описывает функционирование нетканого тиристора,'а система объект-моде-сь отслеживает изменение показателей тепловою пс.и диагностируемого прибора. Такое изменение характеризует величина ошибки еЛ^-Т] , которая з работе использовалась для прогнозирования технического состояния тиристора методой экстраполяции. Выбор аналитического или вероятностного прогнозирований предложено осуществить согласно неравенства К ^ , нарушение которого означает применение ветюятностного прогнозирования (И - точность прогнозирования, - допустимые отклонении хейре^тра С ). При этом величина шага, прогнозирования пг^ определяется первыкс ■ конечными разностями параметра е. .

Заключительным этапом при опроделении математического и алгоритмического обеспечений явилось построение алгоритма диагностирования, вид которого представлен на рисунке.

Данный алгоритм позволяет оценить техническое состояний тиристора с достоверностью 0.83.

В выводах по второй главе указано, что:

- в качестве диагностической модели мощного тиристора возможно рассматривать уравнение теплового баланса;

- деградационнне провесы, протекащие в тиристоре а определяющие его техническое состояние при определенных значе- . ниже температур• окружащай ерэдн и радиатора, достаточно полно

- ID -

/ ¿вод началкзс ; ангчьшЁ: гнвдят

/5b5z эначс-Hín. те-плогкх he« ; / всистегь модели. начальник I / 3H34eaÄ вг-тешиг; зонде.*- / / oTsr:;, тгпгдотЕЗЗкого г Ht?— / / ' ДЭЛЬКОГО" уровней, Е2Гс; " /' / пг-ггюзшгозаы-1"-

[ |] Опвадэлеп;:;. кзчаль-j -, г, кого акачензя. гза- f. f Ifrepsrri^ U«C0¡ fi

■ ji 1Ш)едзление струк- fi ; jj Т7ряш: параметров и

• июделг b„,¿'>,.D...t,,Í!

1 >|Ь-| ■ II ' ' ' '

1

АДАПЗЯЯЯ. !'Qлее:

/Ввод зкачезЦ/ i вне^'-шг / Боздсгстьй / i ¡ i ! Опоедалеязе текзера4 jiyá: E заданный! 1 мошн? ввеиенг -t f

1 1 = t>*t 1- J ¡ ¡_ Ввод TOKjnnr: 1 j \ It . ir. »«*.

5-<t

чд

И (дгседелен^е {i -oaíi'.oc?;' It сГг-Г/» - Ti

í : пропаж г { • estsl':

И НЕТ •

mzäav

I'liBOr-iOSSpQ H 2EE:

|1:т)е-„:9КЕ сохсзненз-ч {na'"""юэогогс, со-

íhock: стзкж:1: |бо!гс5поооо:::гс со£.-—

•jKpîtBo:. Z3M6Hs-|. tni:.- oœrorj: £ I

Рис- Аггорпя: днапюстироваЕЕГ.

тзраеторазуэ? тегтература структуры прибора, которую *лзако «с-лользсвать з качестве диагностического показателя:

- -аналитическое гизг зероягноетноо прогнозирование пзлене-,-эя технического состояния тиристора з процессе яизгяостигоза-чпя :.:с:...;о осуществлять по разности сигналов, сяределяеншг тля-тяческо;: температуре:! структуры а эквивалентной лодельс. Интеграл зрогнозиро'зан'"" при этом зависит от первых коксченх разнос- тредлокеншй алгоритм диагностирования мозет бвть исяш-

.ю2«;г с аС2-л позволяет оцвнгватБ техническое состояние твгяс-достоверностью 0.83.

гтэтаеи главе , представлены результаты экспериментального исследования тяристоро-.

3 ходе эксперимента решались следуйте задачи:

- определение характера изменения те:.шы:атуры стптктуза епгпстопэ от внешних воздействии и рзжшов "=оотз и установление практической эссмолнооти дпагноссгрования ярзгоотюэ по указанной температуре;

- -троверка. возможности лрогнозаэозалия изменения технического состояния. тийистора слоьгечт отказа) по гзьакепаэ темпзтза-туры структуры прибора.

• 3 главе описана экспериментальная установка, зключашзя з себя лаботзатоткй ?лакет н яеосходжую иэдаригзльнуй аппаратуру, представлена схема макета, адангириьад^ зплгг^логгл^л :.годзль к условиям эксперимента и на осяоезеии зтого определен алгоритм диагностирования исследованных .тиристоров.

Яри рассмотрение содержания и результатов эксперимента указаны временные интервалы и режимы исследования тиристоров. Представлены я охарактеризованы зависимости температуры карпу-, сов тиристоров от внешних воздействий. Описаны процесс диагностирования исследованных приборов я проведенные с целью прогнозирования их форсированные испытания. Приведена сценка точности измерения, моделирования, прогнозирования и достоверности диагностирования.

Результаты эксперименте подтвердили: ■

- практическую -эозшаность функционального даагзостнрог«-аяя тиристоров по температуре прибора методом сравнения с О"

с достоверностью 0.8;

- возмежность ■ прогнозкрования значений температур тггрлс-тора с точностью 1°-2°С при интервале прогнозирования 30 чзсоь,

Зто и отрагено в выводах по третьей главе.

В чатвэта ой главе описано техническое обеспечение (ТО) и проведена оцшка эффективности предлагаемой автоматизированной системы днетностированш.

Применительно к процессу диагностирования в состав ТО входят аппаратно-программные средства диагностирования (технические средства ^агностирования (ТСД)-) и человек-оператор (40).

Учитывая, чтэ совокупность указанных средств и объекта диагностирований исть система диагностирования (СД), в работе определены гребова.ош, предъявляемые к АСД, онисаж-: задачи, . которые должка рещть АСД, представлена структура АСД к предложено ее использовать в виде функциональной части уже существуйте:: автоматизированной системы диагностики и контроле радиопередающего устройства.

С целью определения ТСД в главе проведен выбор датчиков для измерения тока, напряжения ж температур, зпаченж которых необходаш для работа. ЭМ, в микроконтроллера на основе микроэвм ШЖОЬЕЗ!, позволяющего реализовать алгоритм диагностирования.

В результате предложена структурная схема ТСД дая РЦДУ СНЧ-дпапазона, на основании чего составлен алгоритм работы 40.

Анализ структура ТО показал, что использование АСД кочнах тиристоров до параметрам их тепловых полей * вядг о^ункцд-онально^ часта АСЩК незначительно усложняет ее конструктив требует от 40 выполнения достаточно простых операций, по'го-дяет расширить рад функциональных задач, решаемых самой автоматизированной системой диагностика и контроля.

» Кроив того, такие АСд предшкено использовать г.: ■ •:.- мощных выпр-аштелях для ,дтанкя электролизнш: вазе:; ■ - преобразователях для возбуждения турбо :: гидрогенераго-ров, синхронных компенсатороз, дг'ггателе!: постоянного тока;

- высоковольтных преобразовательннх установках промышленной частоты (в том числе в устройствах для линий передачи по- • стоянного тока);"

- шпраштельпо-тверторзах подстанциях;

- инверторах для гарантированною электроснабжения, пита-?

уксокоскоростного электропривода и т.п.

Оценка эфйекти-лтосгп ЛСД осуществлена путем сравнения эс5-■ и1:")НОстл сТункцнонирозанпя ОД при использовании тех или иных ТСД. С згой цэльа сравнивались показателя готовности ИЩУ, ди-яглоог::руемого с помоп&п существующих ТСД, и с помощью.предла-гае-лсс ТСД без учета прогнозирования и с учетом прогнозирования.

Анализ результатов сравнения показателей готовности показал, что !хр:п.'.енонне предлагаемой АСД повышает значение показателя готовности СД в делом за счет:

- увеличения среднего времени наработки ОД до отказа;

- угэньиения времени простоя ОД в результате возникновения дефекта;

- уменьшения времени восстановления ОД в случае выхода его из строя.

Действие перечисленных факторов приводит к более эффективному использованию передатчика в целом, и в итоге, к увели-чаггнш вероятности того, что радиопередающее устройство обеспе- » чит связь в заданный момент времени.

.В выводах по четвертой главе указано, что:

- предложенная автоматизированная система диагностирования мокзт бить включена в автоматизированную систему диагностики и контроля с целью функционального диагностирования си- . ловых тиристоров;

- в качестве измерительных элементов в АСД предложены датчики для измерения темперааур полупроводниковой структуры, тиристора, его корпуса, радиатора, окруззющей среды, напряжений на тлристорь и на управлявшей электроде, токов, протекающих черэз тиристор и а цепи его управления;

- устройством преобразования и обработки информации в автоматизированной системе диагностирования может быть лро-грапирует-щй микроконтроллер;

. - человэк-сператор в процессе диагностирования в автоматизированной системе диагностирования выполняет достаточно простые функции, не тра бутаре высокой квалификации. В централь-

янк~пр£^#равявння бБТомативированной систеш диагностики и контроля требуется внести дополнительно панель с набором органов управления',

- использование в автоматизированной системе диагностики и контрслз- адгоматязированной система диагностирования тиристоров по параметрам их тепловых полей расширяет ее функции, повышает эффективность за счет обеспечения возможности своевр& иенного принятия мер ДЛЯ ИСШПНвНИЯ отаазот» ЯЯ гаа« -ллтаалтока ния прогнозирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3 пропеосе выполнения исследования получены следугщие основные результаты:

- наиболее ненадежными узлами з тиристорных устройствах, являшся силовые цепи, иссользувдие шщннв приборы, а наиболее, ненадежными элементами - тиристора;

- значительная часть дефектов в тиристорах либо являете.1: источником тепла, либо вызквает перераспределение потоков rsn-ла з области дефекта, что приводит к измевениэ твидового поля прибора; .

- в качестве диагностической модели мощного тиристора еозиоязо рассматривать уравнение теплового баланса, прибора;

- двградвдионные процессы, проТекаэдке в тиристоре е определкщие его техническое состояние при 0% доленных чэвиях температур окружающей среда и радиатора, достаток. полно характеризует температура структура, которую моен. пользовать в качестве диагностического показателя:

- функциональное диагностирование водного тиристора це-' лесообразно осуществлять путей ерзвкезйл температур, поступающих с тиристора ~ эквивалентной недели;

- аналитическое и вероятностное прогнозирование изменена технического состояния тиристора в процессе диагност:~звания можно осуществлять по разности сигналов, определяемых ¿октичо: кой уешературоР структуры и эквивалентной поделав. ¡штерваг прогнозирования вОтом случае зависит от пзрвых конечню: ра;'-

ч

ностей ошибки е ;

- результаты эксперимента подтвердили целесообразность и практическую возможность использования теоретических положений по йункшон&тьному диагнос тировании тиристоров для создания автоматизированной система- диагностирования;

- продогоаанная автоматизированная система диагностирования мозет быть включена з качестве подсистемы в автоматизированную систему диагностика и контроля с целью функционального диагностирования силовнх тиристоров, что расширяет ез функции, повышает эффективность за счет обеспечения возможности своевременного принятия мэр дня исключения отказов.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тс-пчий A.A. Математическая модель мощного тиристора, диагностируемого по тепловым параметрам/' В/ч II520., М., 1990.-П е.- Деп. в ЦСЙФ 0S.04.9I, й BI953.

2. Топчий A.A. Алгоритм лдвняприкацвя шщого тзрзсторз/В/ч II520., IS90.- 9 е.- Дед. в ДСИФ 06.04*91, S BI952.

3. Гопчий A.A. Методика экспериментальной проверка возможности дкагностйровашя мошнах- тиристоров по тепловнм параметрам// Сб. матчяов науч.-метод. конф. ШК CSTB, февраль 1992,- Ка- ' лштнград, 1992.- С.95-100.

4. Кругов С.Б., Топчий A.A. Выбор тепловоГо диагностического показателя электронных систем// Микросистома-92: Иат-чш Взе-совз. науч.-тэхн. конф., октябрь 1992,-Токск,'1992.-С.88-90.

5. Крутов С.Б.,' Топчий A.A. К вопросу диагностирования мощных -тиристоров штодом неразрушащэго контроля// Средства, комплексы ж кэгаш радиосвязи: Темат. науч.-техн. сборник 3 5/ КВВМУ, Калининград» IS92.- С.90-96.

6. Мозгалевский A.B., Гоичий A.A. Диагностирование средств связи посредством использования параметров теплового поля тлряз-торов// Метода и средства технической диагностики: Сб. кат-лов П "."ежвуэ. пк.-сеышара^- Ивано-Франковск, .1592'.-'C.I9-244, . '

7. Тосчпй A.A. Методика построения математического .обеспечения автоматизированной система диагностирования// "зт-.те; науч.-даток. канет. S.E Северо-Западной группк '.'0 Российской Седе-рацпи, февраль 1993.- Калининград, 1993.- C.I2I-I2S.

8. Топчий A.A. Обоснование прогнозирования, электронные сястег// Нат-лы науч.-метод, конф. ЕЖ Северо-ЗападноЗ группы МО Российской Федерации, февраль Î993.- Калининград, 1993.- С.127-132. •------ : "-------•

9. Топчий A.A. Экспериментальная оценка возможности диагностирования тиристоров с использованием параметров их тепловоз: полой// Сб. мат-лов мегцуз. науч.-метод. конф. кайедр вузов Северо-ЗападноЗ; грушш МО Российской Федерации, январь IS24.

- Калининград, 1994.- C.II4-II9.

10.-Топчий A.A. Оценка э£фэкпгвности автоматизированной системы диагностирования мощных тиристоров но параметрам их тепловых полей// Сб. мат-лов неквуз. науч.-метод, коне;-, кафедр зузов Северо-Западной грушш МО Российской Скздерацгш, январь 1994.

- Калининград, 1994.- С.120-123.

Поштисено в печать 16.01.95. форме? 60xfc4 I/I6 Офсетная Пвчйть* 1,0. Тирах Х00 экэ» Зят*, $

Ротапринт КБШ 236026, Калининград, Со»етский пр.,62.