Устройство распределения тока между двумя полупроводниковыми вентилями,включенными в параллельные цепи

 

УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА МЕЖДУ ДВУМЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ВЕНТИЛЯМИ, ВКЛЮЧЕННЫМИ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫВ ЦЕПИ, содержащее двухобмоточный магнитосвязанный реактор, каждая из обмоток которого включена последова тельно с соответствукяцим вентилем, два входных вьгаода, причем свободны одноименные выводы силовых электродов вентилей объединены, образуя первый входной вывод,о«т.л ичающееся тем, что, с целью снижения габаритов , повышения надежности и расширения функциональных возможностей, реактор снабжен дополнительной обмоткой , в устройство дополнительно введены интегратор, пороговый элемент, блок вьщачи сигнала нарушения распределения токов, блок защиты и блок индикации, причем концы дополнительной обмотки реактора соединены с входом интегратора, выход которого через пороговый элемент соединен с одним из входов блока выдачи сигнала нарушения распределения токов, другой вход которого является управляющим , один его выход соединен с входом блока индикации, a другой шйход - с входом блока защиты, включенного между вторым входным выводом и общей точкой соединения основных обмоток реактора.

COOS СОВЕТСКИХ

О,И4ЪЮ

РЕСПУБЛИК

3459 Н 02 м 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCOP

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТЙРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3588847/24-07 (22) 29.04.83 (46) 15.05.84. Бюл. Ф 18 (72) А.В. Иванов, А.М. Уржумсков, С.Д. Короткин и P.Ã. Юнусов (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.314.5(088.8) (56) 1. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение. M., "Энергия", 1971, с.166-167.

2. Там же, с. 167-168.

3. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы, М., "Энергия", 1975, с. 85-86. (54)(57) УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ТОКА МЕЖДУ ДВУМЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ

ВЕНТИЛЯМИ, ВКЛОЧЕННЫМИ В ПАРАЛЛЕЛЬ-, НЫЕ ЦЕПИ, содержащее двухобмоточный магнитосвязанный реактор, каждая из обмоток которого включена последовательно с соответствующим вентилем, и два входных вывода, причем свободные

„,SU„„1092676 A одноименные выводы силовых электродов вентилей объединены, образуя первый входной вывод,о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения габаритов, повышения надежности и расширения функциональных возможностей, реактор снабжен дополнительной обмоткой, в устройство дополнительно введены интегратор, пороговый элемент, блок выдачи сигнала нарушения распределения токов, блок защиты и блок индикации, причем концы дополнительной обмотки реактора соединены с входом интегратора, выход которого через пороговый элемент соединен с одним из входов блока выдачи сигнала нарушения распределения токов, другой вход которого является управляющим, один его выход соединен с входом блока индикации, а другой выход — с входом блока защиты, включенного между вторым входным выводом и общей точкой соединения основных обмоток реактора.

1092676

30

40

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти широкое применение при разработке мощных полупроводниковых источников питания постоянного и переменного тока.

Известно параллельное включение двух вентилей, в котором деление происходит за счет предварительного подбора вентилей по параметрам и по. стабильности этих параметров во ,времени Г13.

К недостаткам данного устройства относится сложность точной подборки вентилей с п центичными характеристиками, а также необходимость располагать параллельно включенные вентили на общем охлаждающем устройстве (радиаторе), имеющем возможно наименьшее тепловое сопротивление между точками крепления вентилей.

Кроме того, учитывая, что разница в падениях напряжения отдельных вентилей невелика, нужно принимать во внимание сопротивление питающих шин и сопротивления контактных переходов, особенно на повьппенной частоте.

Известно также устройство деления токов между параллельно соединенными о приборами при помощи малых сопротивлений, включенных последовательно с каждым полупроводниковым прибором(2).

К недостаткам данного устройства следует отнести увеличение потерь, особенно возрастающих при использовании приборов на большие токи (сотни и тысячи ампер).

Наиболее близким к изобретению является устройство распределения тока мепду двумя полупроводниковыми вентилями, включенными в параллельные цепи, содержащее двухобмоточный магнитосвязанный реактор, каждая из обмоток которого включена последовательно с соответствующим вентилем, и два входных вывода, причем сво" бодные одноименные выводы силовых электродов вентилей объединены, образуя первый входной вывод f33.

Недостатками данного устройства являются большие габариты, низкая надежность и узкие функциональные воэможности, эа счет того, что надежность процесса распределения тока между вентилями определяется условием ненасьпценного состояния магнитопровода реактора в любой из моментоь времени. По этой причине необходимо завьппать запас по магнитной индукции в реакторе, т.е. увеличивать разность между индукцией насыщения и рабочей индукцией. Это ведет к увеличению габаритов реактора. В устройстве отсутствует датчик состояния магнитопровода, что даже при увеличенных габаритах реактора, может вызвать его насыщение и нарушение рабртоспособности. Кроме того, данное устройство не обеспечивает выполнение каких-либо защитных функций при невключении одного из вентилей.

Целью изобретения является снижение габаритов, повьппение надежнос1ти и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве распределения тока между двумя полупроводниковыми вентилями, включенными в параллельные цепи, содержащем двухобмоточный магнитосвязанный реактор, каждая из обмоток которого включена последовательно с соответствующим вентилем, и два входных выводы, причем свободные одноименные выводы силовых электродов вентилей объединены, образуя первый входной вывод, реактор снабжен дополнительной обмоткой, в устройство дополнительно введены интегратор, пороговый элемент, блок выдачи сигнала нарушения распределения токов, блок защиты и блок индикации, причем концы дополнительной обмотки реактора соединены с входом интегратора, выход которого через пороговый элемент соединен с одним из входов блока выдачи сигнала нарушения распределения токов, другой вход которого является управляющим, один его выход соединен с входом блока индикации, а другой выход — с входом блока .защиты, включенного между вторым входньпк выводом и общей точкой соединения основных обмоток реактора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит два параллельно управляемых полупроводниковых вентиля 1 и 2, магнитосвязанный реактор с основными обмотками 3 и 4, к.",кдая из которых соединена с одним из вентилей 1 и 2 и дополнительной обмоткой 5, соединенной со входом . интегратора 6, выход которого черезпороговый элемент 7 соединен с одним из входов блока выдачи сигнала нару76

Йредлагаемое устройство, по срав нению с известным характеризуется более высокой надежностью и расширенными функциональньии возможностями, связанными с воэможностью предохранить силовые полупроводниковые вентили от выхода из строя sa счет отключения группы параллельно соединенных вентилей от источника питания в случае увеличения тока через один as них до критической величины (иапример нри невключении второго). Кроме того, устройство индицирует причину отклочения. Это позволяет производить объединение вентилей в группы и их замены без предварительного подбора и предохраняет их от выхода иэ строя в случае нарушения распределения тока сверх до пустимого (заранее расчетного или экспериментально установленного) значения.

3 10926 шения распределения токов 8, другой вход которого является управляющим, т.е.. на него подается сигнал управления 0>. Один выход блока 8 соединен с входом блока защиты 9, включенным между общей точкой соединения обмоток 3 и 4 реактора и.положительным входным выводом. Другой выходной вывод блока 8 соединен с входом блока индикации 10..

Свободные однименные силовые электроды вентилей 1 и 2 объединены, образуя отрицательный входной вывод.

Устройство работает следующим образом.

Обычно реактор выполняется в виде тороидального магнитопровода, сквозь окно которого пропущены токоведущие шины таким образом, чтобы магннтодвижущие силы (ИДС), создаваемые токами, протекающими в этих шинах, действовали навстречу друг другу. Таким образом, в сердечнике действует ИДС, пропорциональная разности протекающих через вентили

1 и 2 токов. В случае нарушения распределения токов через вентили ИДС сердечника будет увеличиваться, что приведет к увеличен во напряжения на дополнительной обмотке реактора 5. ЗО

Через интегратор 6 сигнал нарушения распределения токов вентилей 1 и 2 поступает на пороговый элемент 7 (с регулируемой уставкой). Если рассогласование токов вентилей превы- З шает уставку (0>), то пороговый элемент 7, выдает импульс на элемент выдачи сигнала нарушения распределения токов 8. Последний включает устройство защиты 9, отключающее 40 вентильную группу от источника питания, и устройство индикации 10, индициру1ощее нарушение распределения токов вентилей 1 и 2.

Работа устройства основана на 45 следующем. До тех пор пока индукция в сердечнике не достигла индукции насыщения В„„, деление тока между вентилями не нарушается, так как существует трансформаторная связь у между обмотками. Для контроля состо-. яния реактора необходимо знать индукцию в его сердечнике в любой момент времени. Индукцию в сердечнике реактора можно определить через напряжение 0 на дополнительной обмотке с числом витков W

1 и=в — a- ин:+8

46 .

М Щ

О.

Операцию интегрирования напряжения на дополнительной обмотке 5 от нулевых начальных условий -(8 =0) осуществляет интегратор 6. Поэтому напряжения на его выходе в любой момент времени пропорционально.индукции в сердечнике реактора. Следовательно, настроив пороговый элемент 7, подключенный к выходу интегратора 6 напряжения на дополни1 тельной обмотке 5 реактора, на величину сигнала, соответствующего предельно допустимой рабочей индукции сердечника, можно избежать насыщения последнего, т.е. нарушения работоспособности устройства. При этом появляется возможность уменьшить габариты устройства деления sa счет снижения запаса по индукции, например за счет снижения площади сечения магнитопровода.

ВНИИХИ Заказ 3272/41 Тираж 667 Подписное

Филиал ППП "Патеат", г.Ужгород, ул.Проектная, 4