Вентильный узел полупроводникового преобразователя

 

СОЕЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСОУБЛИН (19) (11) (51)4 Н 02 Н 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3853493/24-0? (22) 11.02.85 (46) 07.12.86. Бн)п. У 45 (7 1) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.В.Иванов, P.Ã.Þíóñîâ, С.Д.Короткин и А.А.Фаткуллин (53) 621. 314. 5: 62 1. 316. 925. 4 (088. 8) (56) Чебовский О,Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Энергия, 1975, с. 85-86.

Авторское свидетельство СССР

В 1092676, кл. Н 02 М 1/00, 1983. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ УЗЕЛ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мощных полупроводниковых источниках питания. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей вентильного узла полупроводникового преобразователя путем обеспечения возможности контроля состояния вентилей. Когда на вентильный узел подается силовое напряжение, а импульсы управления отсутствуют, отсутствие напряжения на резисторе 6, связанном с первым входом блока 9 обработки сигналов, однозначно характеризует пробой одного или обоих вентилей 1 и 2 или недостаточность времени на восстановление запертого состояния при работе узла в цепи переменного тока. При поступлении на управляющие электрЬды вентилей 1 и 2 импульсов управления и в случае невключения одного из вентилей или возникновения значительного разбаланса токов, протекающих через вентили 1,2 и соответствующие им обмотки 8.1 и 8.2 реактора 8, весь ток 3 либо значительная его часть будет протекать по одной из этих обмоток.

Это приведет к возникновению напряжения на выходной обмотке 8.3 реактора 8, связанной с вторым входом бло- Я ка 9 обработки сигналов. Вследствие этого изменится сигнал на выходе бло- ф ы ка 9 обработки сигналов и выходе ys- ф ла 10 индикации. 3 з.п. ф-лы. 3 ил.

1275636

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мощных полупроводниковых источниках питания.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей вентиль.— ного узла полупроводникового преобразователя путем обеспечения возможности контроля состояния вентилей.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг.,2 и 3 — схемы блока обработки сигналов и индикации.

Устройство (фиг. 1) содержит два параллельно соединенных вентиля 1 и 2, демпфирующую цепь на конденсаторе 3 и резисторах 4 и 5, выравнивающую по сопротивлению цепь на резисторах 6 и 7, трехобмоточный магнитосвязанный реактор 8 с обмотками 8,1, 8,2 и 8.3, блок 9 обработки сигналон с двумя входами и одним выходом и узел 10 индикации., Блок обработки сигналов (фиг. 2) сОстоит из мОстОВОГО ОднОфазнОГО выпрямителя 11, двух конденсаторов 12 и 13 и трех резисторов 14 — 16, при этом к первому входу подключен конденсатор 12, один вывод которого янляется одновременно и первым выходным выводом (ц) обработки сигналов, второй вывод этого конденсатора соединен с вторым выходным выводом (б) блока обработки сигналов через резистор 14, к второму входу через резистор 15 и однофазный мостовой выпрямитель 11 подключен конденсатор 13, один из выводов которого также подключен к выходному выводу (o), а второй через резистор 16 — к второму выходному выводу (8) блока обработки сигналов, причем к выходному выводу (a) подключен минусоный выход однофазного мостового выпрямителя 11, а блок индикации выполнен на двух встречно-параллельно соединенных светодиодах 17 и 18.

Блок обработки сигналов (фиг.3) состоит из мостового однофазного выпрямителя 19, двух конденсаторов 20 и 21, трех резисторов 22 — 24 и динистора 25, блок индикации выполнен на светодиоде 26, при этом параллельно второму входу подключен конденсатор 20, один вывод которого одновременно является и выходным выводом (o) блока обработки сигналов, второй вывод этого конденсатора соединен с другим выходным выводом (0 ) блока обработки сигналов через резистор 22.

К первому входу через резистор 23 и однофазный мостовой выпрямитель 19 подключен конденсатор 21, один из выводов которого также подключен к выходному выводу (a), а второй через резистор 24 и динистр 25 — к выходному выводу (О) блока обработки сигналов, причем к первому выводу (ц) подключен плюсовой выход мостового однофазного выпрямителя 19, а к выходному выводу (6) — анод динистора 25. Светодиоц 26 индикатора анодом подключен к входному выводу (а) узла индикации, а катодом — к входному выводу (О).

10 лей, позволяет демпфировать перенапряжения на обоих параллельно работающих вентилях при использовании лишь одного конденсатора. Выравнивающая по сопротивлению цепь, выполненная на резисторах 6 и 7, предназначенная для выравнивания сопротив30 лений вентильных узлов, обязательна при последовательном их включении, которое наиболее часто применяется в полупроводниковых преобразователях частоты. Применение выравнивающей по сопротивлению цепи, состоящей из

40 двух резисторов 6 и 7, позволяет использовать один из них в качестве датчика наличия напряжения на вентилях. Подключение выравнивающеф по сопротивлению цепи параллельно конденсатору 3 демпфирующей цепи и через малые и равные сопротивления резисторов 4 и 5 параллельно каждому вентилю симметрирует напряжение на силовых вентилях, кроме того, в результате такого подключения на резисторах выравнивающей по сопротивлению цепи отсутствуют высокочастотные гармоники, что в сною очередь повышает помехоустойчивость, блока обработки сигналов и узла индикации.

Устройство работает следующим образом.

Демпфирующая цепь, выполненная на конденсаторе 3 и резисторах 4

20 и 5, предназначена для снижения коммутационных перенапряжений, причем подключение конденсатора 3 одним выводом к общей точке соединения ано-.

25 дов вентилей, а другим выводом — к общей точке соединения резисторов 4 и 5, вторые выводы которых подключены к катодам соответствующих венти1275636.

В начальный момент времени на вен— тильный узел подается силовое напряжение, а импульсы управления отсутствуют, вследствие этого через вентили 1 и 2, а значит и через обмотки 5

8. 1 и 8.2 реактора 8, ток не протекает, и на обмотке 8.3 напряжение отсутствует. В то же время к выравнивающей по сопротивлению цепи из резисторов 6 и 7 прикладывается напряжение с силовых вентилей 1 и 2 через резисторы 4 и 5 демпфирующей цепи, имеющих незначительное по сравнению с резисторами 6 и 7 значение сопротивления. При этом часть этого напря-15 жения с резистора 6 подается на первый вход схемы 9 обработки сигналов, а с ее выхода сигнал поступает на вход узла 10 индикации. Отсутствие напряжения на первом входе блока 9 0 обработки сигналов однозначно характеризует пробой одного или обоих вентилей 1 и 2 или недостаточность времени на восстановление запертого состояния при работе узла в цепи переменного тока.

При поступлении на управляющие электроды вентилей 1 и 2 импульсов управления через них и соответственно через обмотки 8.1 и 8.2 реактора 8 протекает ток, однако вследствие того, что обмотки включены встречно, на выходной обмотке 8.3 наводится напряжение, вызванное неидентичностью параметров вентилей. 35

При нормальной работе вентильного узла (незначительный разбаланс токов вентилей), напряжение на выходной обмотке реактора 8 мало, что равнОсильно отсутствию сигнала на вто- 40 ром входе блока 9 обработки сигналов, и устройство работает в режиме, аналогичном описанному, поскольку к выравнивающей по сопротивлению цепи прикладывается напряжение в момен-45 ты запертого состояния вентилей.

В случае невключения одного из вентилей по какой-либо причине или возникновения значительного разбалан.са токов, протекающих через вентили 150 и 2 и соответствующие им обмотки 8.1 и 8.2 реактора 8 весь ток либо значительная его часть протекает по одной из этих обмоток, что приводит к возникновению напряжения на выходной 55 обмотке 8.3 реактора 8, а следовательно, и на втором входе схемы 9 обработки сигналов. Это приводит к изменению сигнала на выходе блока 9 обработки сигналов и, следовательно, на входе узла 10 индикации. Последнее позволяет получить визуальную индикацию состояния и работоспособности вентильного узла и дает возможность получить необходимую информацию для систем контроля и прогнозирования надежности, например на базе ЭВМ.

При конструкции блока 9 обработки сигналов, приведенной на фиг. 2, устройство работает следующим образом.

При нормальной работе устройства на второй вход блока 9 обработки сигналов поступает напряжение от.выравнивающей по сопротивлению цепи в моменты запертого состояния силовых вентилей, что вызывает свечение светодиода 17, индицирующего нормальную работу вентильного узла, так как при этом на первом входе блока обработки сигналов, подключенном к обмотке реактора 8 (фиг. 1), напряжение отсутствует вследствие равенства токов, протекающих через силовые вентили 1 и 2 и соответственно обмотки 8.1 и 8.2 реактора 8 (фиг. 1).

При невключении одного из вентилей на выходной обмотке реактора 8 (фиг. 1) появляется напряжение, которое подается на первый вход блока обработки сигналов. Конденсатор 13 заряжается, и его напряжение прикладывается к выходу блока обработки сигналов в полярности, противоположной полярности напряжения, поступающего с второго входа, причем ток от обмотки реактора 8 должен в два раза превышать ток от выравнивающей цепи (светодиод 17 гаснет), поскольку он течет в другом направлении, т.е ° вы-. читается.

При конструкции блока 9 обработки сигналов, приведенной на фиг. 3, устройство работает следующим образом.

При нормальной работе вентильного узла полупроводникового преобразователя, при равенстве токов, протекающих через силовые вентили 1 и 2 и соответствукицие им обмотки 8. 1 и 8.2 (фиг ° 1), напряжение на втором входе, подключенном к обмотке 8 ° 3 реактора 8, ! отсутствует, и светодиод 26 светится, индицируя нормальную работу вентильного узла от напряжения, поступающего от выравнивающей по сопротивлению цепи.

1275636

При невключении одного из вентилей на обмотке 8.3 реактора 8 (фиг.1) появляется напряжение, которое через резистор 23 и однофаэный мостовой 5 выпрямитель 19 заряжает конденсатор 2 1 (фиг. 3) до напряжения пробоя динистора 25, при этом динистр пробивается, и яркость светящегося от прямого напряжения на вентилях светодио- 10 да 26 узла индикации возрастает эа счет тока разряда конденсатора 21 через резистор 24 и открытый динистор

25 закрывается, и повторяется процесс заряда конденсатора 2 1 током обмотки реактора 8. В результате светодиод 26 узла индикации переходит в режим пульсирующего свечения, что индицирует о неравенстве токов, протекающих через силовые вентили и обмотки реак- 20 тора, В случае незапирания (пробоя) одного из вентилей из-за реакции реактора 8 открывается второй вентиль, и на обоих входах блока обработки сигналов напряжения отсутствуют, что приводит к погасанию светодиода 26 узла индикации. Последнее обеспечивает визуальный контроль незапирания (пробоя) одного или обоих вентилей.

Формула из о бр ет ения

1. Вентильный узел полупроводникового преобразователя, содержащий два управляемых полупроводниковых вентиля,З5 первые одноименные силовые электроды которых соединены между собой, а вторые подключены соответственно к разноименным выводам первой и второй обмоток трехобмоточного магнитосвя- щ занного реактора, другие выводы которых соединены между собой, а выводы третьей обмотки подключены к первому входу блока обработки сигналов, выход которого соединен с блоком ин- 45 дикацни,.отличающийся тем,. что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения воэможности контроля состояния вентилей, введены конденсатор и четыре резистора, причем первый и второй резисторы включены последователь— но между разобщенными силовыми электродами вентилей, конденсатор подключен между соединенными выводами первого и второго резисторов и соединенными силовыми электродами вентилей и шунтирован цепью из соединенных последовательно третьего резистора и четвертого ре.эистора, при этом блок обработки сигналов снабжен вторым входом и выполнен в виде мостового однофазного выпрямителя, первого и второго конденсаторов и трех резисторов, в блоке обработки сигналов входные выводы выпрямителя через пер вый резистор подключены к его первому входу, выходные выводы шунтированы первым конденсатором и через второй резистор соединены с выходом блока обработки сигналов, второй вход которого шунтирован вторым конденсатором и через третий резистор подключен к выходу блока обработки сигналов, второй вход которого подключен к четвертому резистору.

2. Вентильный уэел по отличающийся тем, что в блок обработки сигналов введен динистор, включенный последовательно с вторым резистором.

3. Вентильный узел по п. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что блок индикации выполнен в виде светодиода.

4. Вентильный узел по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок индикации выполнен в виде двух светодиодов, включенных встречно-параллельно.

1275636

Составитель В.Широков

Редактор Н.Яцола Техред Л.Олейник Корректор А.Обручар

Заказ 6575/51 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4