Устройство для защиты полупроводникового инвертора

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИНВЕРТОРА,; содержащее тиристор защиты, включенный последовательно во входную цепь инвертора , иблок управления и блок принудительной коммутации тиристора защиты, о.тличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения ударных токов в полупроводниковых вентилях ПР|И аварийном отключении инвертора. введены шунт, генератор импульсов на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счегга, при этом вход генератора импульсов соединен с шунтом, включенные последовательно в силовую цепь тиристора защиты, -ВЫХОД генератора импульсов соединен с входом счетчика импульсов, а выход последнего подключен к входам блоков управления и принудительной коммутации тиристора защиты. -. 2..Устройство по п.1,отличаю щ е е с я тем, что счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счета выполнен в виде генератора импульсов на одно-g переходном тиристоре, во времяэадаю (Я щую цепь которого включен ключ/yjlgaBляемый выходными импульсами генератора на туннельном диоде, а конденсатор времязадаюшей цепи шунтирован ре-. зистором с изменяемой величиной со- 3 противления.. 4 о: 00 м to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5П Н 02 Н 7 122

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОВСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3443165/24-07 (22) 21. 05. 82 (46) 07.10.83. Вюл. Р 37 (72) A. В. Иванов, В.M.Марон, П. С; Ройз- ман, М.М.Мульменко и A.Х.Узянбаев (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.314.572:621.316.925.4(088.8) (56) 1. Глух Е.М., Зеленов В.E.

Защита полупроводниковых преобразователей. . .Энергия, 1970, с. 79-115 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 801176, кл. Н 02 Н 7/10, 1979. (54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗИЦИТЫ

ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИНВЕРТОРА., содерmagee тиристор защиты, включенный последовательно во входную цепь инвертора,,блок управления и блок принудительной коммутации тиристора защиты, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения ударных токов

s полупроводниковых вентилях при аварийном отключении инвертора, „.ЯО„„1О46832 А введены шунт, генератор импульсов на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счеаа, при этом вход генератора импульсов соединен с шунтом, включенным последовательно в силовую цепь тиристора защиты, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика импульсов, а выход последнего подключен к входам блоков управления и принудительной коммутации тиристора защиты. !

2..устройство по п.1, о т л и ч аю. щ е е с я тем, что счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счета выполнен в виде .генератора импульсов на одно- 6 переходном тиристоре, во времязадаюЮую цепь которого включен ключ,ущав- Qj ляемый выходными импульсами генератора на туннельном диоде, а конденса- ( тор времязадаюшей цепи шунтирован ре-, зистором с изменяемой величиной сопротивления.

1046832

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для безаварийного отключения полупроводникового инвертора при срыве инверти-. рования или в случае возникновения внутренних коротких замыканий, 5

Известно устройство для защиты полупроводниковых преобразователей, содержащее узел принудительной коммутации (1 ).

Это устройство не обладает доста- 10 точно высокой надежностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является усТройство для защиты полупроводникового инвертора, содержащее тиристор 5 защиты, включенный последовательна во входную цепь инвертора, блок управления и блок принудительной коммутации тиристо1 а зашиты .(2 1.

Недостатком известного устройства является большая величина ударных токов при срывах инвертирования.

Это обусловлено тем, что при работе с датчиком аварийного тока, подающим сигнал аварийного отключения на срабатывание .узла принудительной коммутации, установлЕнное значение тока отклонения должно в несколько раз превышать номинальные значения, чтобы предупредить ложные срабатывания при кратковременных изменениях напряжения питающей сети, режима инвертора, действии случайных помех. Поэтому процесс срабатывания узла принудительной когвйутации начинается при больших зна- 35 чениях аварийных токов, что приводит к значительному увеличению ударных токов в полупроводниковых приборах с последующим выходом их из строя.

Пель изобретения — повышение на- 4() дежности путем снижЕния ударных таков в полупроводниковых вентилях при аварийном отключении инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство.для защиты полупроводникового инвертора, со,держащее .тиристор защиты, включенный последовательно во входную цепь инвертора, блок управления и

% блок принудительной хоммутации тиристрра защиты, введены шунт, генератор импульсов на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяе мое число импульсов с регулируемым временем счета, при этом вход генератора импульсов соединен с шунтам, включенным последовательна в силовую цепь тиристора защиты, выход генератора импульсов соединен с входам счетчика импульсов, а выход последнего подключен к входам блоков 60 управления и принудительной коммутации тиристора защиты.

Причем счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счета может быть выполнен 65 в виде генератора импульсов на адис переходном транзисторе, во времязадающую цепь которого включен ключ, управляемый выходными импульсами генератора на туннельном диоде, а конденсатор времязадающей цепи шунтирован резистором с изменяемой величиной сопротивления.

На фиг.1 показан пример конкретного выполнения устройства для защиты полупроводникового инверторау на фиг.2 - диаграммы, поясняющие принцип действия устройства; на фиг.3 вариант конкретного выполнения счетчика на генераторе с однопереходньы транзистором; на фиг.4 — диаграммы, поясняющие работу счетчика.

Устройство (фиг.1) содержит последовательно соединенные тиристор 1 защиты с шунтом 2, которые включаются в разрыв цепи питания инвертора постоянным током.К зажимам шунта 2 подключается генератор на туннельнсм диоде 3, который включен через входной (.CR-фильтр, из дросселей

4 и 5 резисторов 6-8 и конденсатора

9 и ограничитель напряжения — кремниевый диод 10. Указанная цепь служит для обеспечения помехоустойчивости (фильтр (СР) и для предохранения диода 3 от превышения напряжения (более 1 В) при протекании тока короткого замыкания по шунту 2.

Генератор состоит иэ туннельного диода 3, дросселей 11, 12 и резистора

13 и связан с входом счетчика 14 через трансформатор 15 гальванической развязки. Выход счетчика подключен к входам блока 16 управления тиристором защиты и узла 17 принудительной коммутации.

Схема работает следующим образом.

При превышении током в шунте 2 установленного значения напряжение снимаемого с зажимов шунта становится достаточным для работы генератора на туннельном диоде, при этом на выходе транс- . форматора 15 появляются импульсы Llss, поступающие на вход счетчика 14.

Па истечении времени, когда íà его вход поступит установленное число и импульсов, счетчик 14 подает сигнал иа снятие блоком 16 управления с тиристара 1 и на срабатывание блока

17 принудительной коммутации.

Кривые, поясняющие работу схемы в трех различных случаях, изображены на фиг.2. На фиг.2а показано отключение при коротком замыкании или срыве инвертирования. Начиная с момента в короткага замыкания ток 3„ в цепи постоянного тока начинает резка возрастать. В момент „ достижения порогового значения 7„ начинает работать генератор на туннельном диоде и счетчик 14. В момент 12 поступления на вход счетчика r4-го импульса он выдает импульс на сраба-"

1046832 тывание узла коммутации и тиристор

1 отключает инвертор от питающей сети ..Значение тока 3 q может превышать номинальное значение тока Зн на

10-20%, при этом ложного срабатываt2 ния не происходит, но значение 32

1 о меньше, чем в случае максимальной токовой защиты, когда пороговое значение ток Э„ должно превышать номинальное значение 3 тока в несколько раэ.

Из диаграммы также видно, что время срабатывания системы зависит от уровня отключаемых токов .- чем . быстрее возрастает аварийный ток, тем быстрей происходит срабатывание.

Схема предохраняет также проеобразо ватель от длительных перегрузок (фиг.2 ). Во всех случаях отключения системы термическое действие 2 ударного тока 3 . остается .

° . е

Ф о неизменным, и в случае правильного выбора числа М будет всегда ниже паспортных значений .для полупроводниковых преборов.

На фиг.2в показаны кривые, поясняющие работу схемы, при кратковременных допустимых перегрузках, при этом отключение не происходит, поскольку число импульсов n, поступивших на вход счетчика, меньше установленного значения N . Причем для предотвращения срабатывания от нескольких кратковременных допустимых перегрузок устанавливается время счета счетчика, по истечении которого состояние счетчика сбрасывает ся в нуль.

На фиг.3 показан вариант конкретного выполнения счетчика на генераторе с однопереходным транзистором

1 на изменяемое число импульсов N и регулируемое время счета. Во вре35

Использование устройства позволя-. ет повысить надежность эа счет снижения ударных токов, протекающих ,в полупроводниковых вентилях при коротком замыкании или срыве инвертирования на 80-12ОЪ,.а также предотвратить отключение преобразователя при кратковременных допустимых перегрузках, что особенно важно в непрерывных длительных технологичес-.

45 ких процессах; кроме того,предохранить преобразователь от длительной опасной перегрузки без сверхтоков. мязада щую цепь генератора иэ переменного резистора 2 и конденсатора . 3 включен транзистор 4, на базу которого поступают импульсы О с генератора на туннельном диоде через трансформатор. Конденсатор 3 шунтирован переменным резистором 5.

Режим однопереходного транзистор 1 задают резисторы 6 и 7.

При наличии вхОдных импульсов

10 транзистор 4 во время протекания каждого иэ них входит-в режим насыщения и подключает времяэадающую цепь к источнику питания,при этом напряжение на конденсаторе О

15 возрас."гает. По окойчании импульса

Ъ это напряжение остается неизменным до прихода следукщего. Количество ступенек приращения напряжения О определяется величиной ступеньки

Ь03, которая регулируется резистором 2, а также порогом срабатывания генератора, который зависит лишь от свойств транзистора i и резисторов 6 и 7. Таким образом, число ступенек Й до появления выходного импульса

U можно регулировать резистором

2. Если число входных импульсов меньше N то импульс 1) не формируется, а по истечении времени 3R С конден

3 сатор 3 разрядится, сбрасывая сос.тояние счетчика в исходное, таким образом время счета регулируется резистором 2. чввзг

Хи

ln

2н

1046832

Фиг. 4

Составитель В.широков

Редактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор И.Эрдейи

Заказ 7741!51 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4