电梯专用变频驱动系统的可靠性研究
本文选题:驱动系统 + 可靠性预计 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】:现在电梯、扶梯广泛应用于住宅、商业地产等领域,近期却不时出现被曝出电梯关人、下坠、急停等各种故障和事故,给电梯应用的安全性蒙上了一层阴影。由于电梯是涉及民生和公共安全的产业,近几年政府机构、行业委员会、企业单位等对于非常重视电梯的安全性;另外变频驱动系统作为电梯系统中核心部件,其对电梯稳定工作起着关键作用。本文在这样的背景下,参考国家军用产品、航空航天和汽车等领域的对于产品进行可靠性预计的成熟做法,引入可靠性理念。本课题以电梯专用变频驱动系统为研究对象,该变频驱动系统通常分为五大子系统:主控板、驱动板、储能单元、速度及位置信号采集电路和1O输入/输出接口电路等组成。对系统进行可靠性研究工作分四步骤:第一步,了解变频系统上用的关键元器件的可靠性基础理论和电子类元件的可靠性预计参数定义以及电子类元件的可靠性标准。第二步,根据电梯专用驱动系统的驱动系统所要达到的各项指标,计算驱动系统的相关参数,搭建驱动系统平台设计和各子系统电路平台。第三步,在驱动系统平台的设计中引入可靠性理念,借鉴航空航天和军用品的电子设备可靠性预计标准,参考军标GJB/Z 299B-2006和美军标MIL-HDBK 217两份可靠性预计标准中对MCU芯片、MOS管、三极管、电阻、电容等电子类元器件的可靠性失效建模,根据驱动系统在电梯实际工况中的现场环境应力、选用的元器件质量系数、元器件结构系数和电路工作应力等相关参数预估出产品的失效率。再以串联模型进行计算,各元器件失效率的累加可以得到系统总失效率,同时也得到产品的MTBF(Mean Time Between Failures)平均无故障时间。第四步,再借助国内外广泛认可的可靠性分析手段之一FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)潜在失效及后果分析来确定驱动系统的潜在失效模式及失效后果,提出相关预防或者解决措施来降低潜在失效发生机率的措施,提高驱动系统产品的可靠性。通过本文的研究可以发现,可靠性工作是个繁琐且持续性地工作,非一朝一夕就能完成。它需要设计者和维护者一起持续维护更新。可靠性预计和DFMEA(Design Failure Mode and Effect Analysis)设计潜在失效及后果分析工具可以在产品设计阶段的为其质量提供保驾护航的作用。
[Abstract]:Now elevators, escalators are widely used in residential, commercial real estate and other fields, but from time to time has been exposed from time to close the elevator, fall, stop and other failures and accidents, the elevator application of a layer of security cast a shadow. As elevators are industries that involve people's livelihood and public safety, in recent years government agencies, trade committees, business units and so on have attached great importance to the safety of elevators; in addition, the frequency conversion drive system is the core component of elevator systems. It plays a key role in elevator stability. In this context, this paper introduces the concept of reliability by referring to the mature methods of reliability prediction in the fields of military products, aerospace and automobile. In this paper, the special frequency conversion drive system for elevator is studied. The frequency conversion drive system is usually divided into five subsystems: main control board, drive board, energy storage unit, speed and position signal acquisition circuit and 1O input / output interface circuit. The research on the reliability of the system is divided into four steps: the first step is to understand the basic theory of reliability of the key components used in the frequency conversion system, the definition of the reliability prediction parameters of the electronic components and the reliability standard of the electronic components. The second step, according to the driving system of elevator special drive system to achieve each index, calculate the relevant parameters of the drive system, build the driving system platform design and each subsystem circuit platform. In the third step, the reliability concept is introduced into the design of the drive system platform, and the reliability prediction standard of aerospace and military electronic equipment is used for reference. The MCU chip MOS tube is used for reference in the GJB / Z299B-2006 and MIL-HDBK217 reliability prediction standards of the military standard GJB / Z299B-2006 and the US military standard MIL-HDBK217, respectively. The reliability failure model of electronic components such as transistor, resistor, capacitance and so on. According to the field environmental stress of driving system in the actual working condition of elevator, the mass coefficient of selected components, The failure rate of the product is estimated by the related parameters such as the structure coefficient of components and the working stress of the circuit. Then the series model is used to calculate the total failure rate of the system, and the MTBFU mean time between failure time (MTBFU) of the product can be obtained by the accumulation of the failure rate of each component. The fourth step is to determine the potential failure mode and failure consequence of driving system by means of FMEA / failure Mode and effect Analysis, which is one of the widely accepted reliability analysis methods at home and abroad. Measures to reduce the probability of potential failure are proposed to improve the reliability of driving system products. Through the research of this paper, we can find that reliability work is a tedious and continuous work, which can not be completed overnight. It requires designers and maintainers to maintain updates together. Reliability prediction and DFMEA Design failure Mode and effect Analysis (DFMEA) design potential failure and consequence analysis tools can be used to protect the quality of a product during the design phase.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU857
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本文编号:2046124
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