EPS电源单机的平均无故障工作时间.docVIP

在EPS电源供电系统中，我们常用平均无故障工作时间(MTBF)来评价EPS电源的可靠性。它代表的物理含义是:从EPS电源投入运行起，直到因EPS电源供电系统中的某个关键器件出故障,并最终导致在其输出端出现停电故障时为止的平均工作时间。显而易见,EPS电源的MTBF值越大越好。其大小不仅受控于EPS电源中的各种元件和部件的失效率(λ),还受控于EPS电源设计方案和制备工艺。 平均无故障工作时间(MTBF)与失效率(λ)之间的关系为: MTBF=1/λ 如图1所示，有如下3条供电通道: 逆变器供电通道：由输入交流电源、整流器(电池)、逆变器、输出隔离变压器、输出静态开关/断路器开关等所组成的EPS电源逆变器供电通道; 交流旁路供电通道：由输入交流电源和旁路静态开关等所组成的EPS电源交流旁路供电通道 维修旁路供电通道：由输入交流电源和手动维修旁路开关所组成的EPS电源维修旁路供电通道。 因此，对于EPS电源单机电源来说，它有两个平均无故障工作时间(MTBF)值: (a)EPS电源逆变器的MTBFI：它代表当EPS电源被置于不交流旁路工作状态下运行时，从EPS电源投入正常工作时起、到因故致使EPS电源的逆变器进入自动关机，并造成EPS电源输出停电时的平均无故障工作时间。 (b)EPS电源单机的MTBF(它意味着：此时的EPS电源是运行在交流旁路的工作状态下):它表示在EPS电源遇到输入电源因故出现停电事故进入逆变器状态时又因故致使EPS电源的逆变器进入自动关机，而导致EPS电源进入输出停电故障的平均无故障工作时间。显然，这个MTBF值大小不仅与EPS电源的质量高低有关，还与市电电网的停电几率密切相关。 对于EPS电源逆变器电源来说，它的总失效率λ逆变器应该是位于逆变器电源供电通道内所有元器件的失效率之和： λ逆变器=∑λS(i)*A(i); 式中：λS(i)是第i个元器件的失效率；A(i)是：因第i个元器件出故障而可能导致EPS电源逆变器自动关机的几率；它意味着：并非位于逆变器供电通道中的任何部件出故障都一定会导致产生逆变器自动关机的故障的。 EPS电源的MTBF=1/λ受控于逆变器逻辑控制PC板、整流器逻辑控制PC板、静态开关逻辑控制PC板、逆变器动模块、直流辅助电源、风扇等部件的失效率。在这里需说明的是：在EPS电源中非在何元件发生失效故障时、都一定会导致EPS电源的故障率增大。例如：为确保位于EPS电源中的各种控制电路都能获得具有高容错功能的直流辅助电源供应，在EPS电源中釆用由EPS电源的交流输入电源及逆变器输出的交流电源所构成的多路AC/DC变換式直流电源和由蓄电池所产生DC/DC变換式直流电源所共同组成的冗余式直流辅助电源设计方案。显然，对于EPS电源来说，只有在上述AC/DC及DC/DC变換式直流电源同时出故障时才会造成直流辅助电源的消失。因此，从计算程序上它具有类似与门的逻辑关係。因此，在分析EPS电源的失效率时，不宜简单地釆用总失效率=各元部件的失效率的叠加和或失效率的乘积的计算办法。 为说明此问题，现以EPS电源逆变器电源的平均无故障工作时间MTBFI为例来说明此问题：有关逆变器模块中的部控制元件的失效率及其影响统计值被列于表。 失效率(百万分之几) 是否会导致逆变器停机 微处理器 4.126 是 旁路接口 0.712 是 EPS输出监测 0.345 是 DC总线电压检测 0.262 是 DC总线电流检测 0.443 否 交流旁路电压检测 0.34 否 直流辅助电源 1.242 是 IGBT功率模块 14.56 是 逆变器高压检测电路 0.634 是 DC偏压自动调节电路 1.22 是 IGBT驱动电路 5.46 是 退耦电容 0.37 否 三相反馈调控电路 1.36 是 逆变器电压/电流检测 0.426 是 从该表可见：在EPS电源逆变器供电通道中故障率最高的部件是：IGBT功率模块、IGBT管的驱动电路及微处理器DSP芯片。在EPS电源逆变器电源的总失效率中其中52.3%的故障是由IGBT管的驱动电路IGBT功率模块的失效所造成的10.8%的故障来自微处理器DSP芯片的失效误动作。当位于逆变器供电通道中的微处理器、旁路接口、EPS电源输出检测、DC总线电压检测、直流辅助电源、三相负反馈调控电路、IGBT模块等关键部件发生故障时,它们的确会导致EPS电源逆变器自动关机,从而造成EPS电源的MTBFI值的下降。然而，在逆变器供电通道中当遇到退耦电容失效、DC总线电流检测、交流旁路电压检测电路等出故障时，虽然它有可能会导致EPS电源发出报警信号但并不会导致EPS电源进入交流旁路供电状态。当然，也不会造成EPS电源产生输出停电的故障。 位于EPS电源供电通道中的各部件并非都处于串联工作状