Устройство для испытаний полупроводниковых вентилей

 

т т п; пО т и.;..., t,, -:&" ."4:% ЩБА. \

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)661438

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЮТВЛЬСТВУ

I (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.77 (21) 2485893/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 R 31/26

Государстввнный кюмнтет

СССР но делам нзооретоннй н открытнй

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК 621.382.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. И. Абрамович, В. Е. Либер и А. А. Сакович (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение относится к области электронной техники и может быть применено для испытаний силовых полупроводниковых вентилей, Известно устройство для нагрузочных испытаний вентилей, содержащее трансформатор питания, схемные ячейки и общие индуктивности, включенные последовательно со схемными ячейками, и позволяющее воспроизводить нагрузочные режимы работы вентилей в диапазоне частот до 500 Гц.

Это устройство позволяет проводить испытания вентилей в том же диапазоне частот путем пропускания синусоидального тока и приложения к ним обратного и прямого напряжения (1). Однако конструктивная реализация устройства является достаточно сложной.

Известно значительно более простое устройство для нагрузки испытаний полупроводниковых вентилей, содержащее трансформатор, схемные ячейкй, каждая из которых имеет две параллельные ветви из соединенных последовательно первого вентиля, накопительной индуктивности и второго вентиля, общие точки первого вентиля и накопительной индуктивности обеих ветвей ячейки соединены через емкость и ограничительную индуктивность, начала ветвей ячейки соединены с нулевой точкой трансформатора, а концы ветвей — с его фазными выводами (2) .

Это устройство позволяет проводить нагрузочные испытания вентилей при частоте .. питающей сети, например 50 Гц. Недостат=-.--:ком устройства является то, что пропускание тока синусоидальной формы .и приложение обратного и прямого напряжения к ним может осуществляться в устройстве также только с частотой питающей сети.

Целью изобретения является расширение диапазона режимов испытаний вентилей.

Указанная цель достигается тем, что общие точки накопительных индуктивность ей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам блока и подключенных к разным фазам трансформатора, соединены между собой. 661438

В устройстве ограничительные индуктивности, наряду с ограничением скорости нарастания тока при коммутации, обеспечивает ограничение амплитуды аварийного тока при повреждении одного из первых вентилей ветвей. Накопительные индуктивности, наряду с накоплением энергии, необходимой для поддержания заданного уровня испытательного напряжения на конденсаторах, обеспечивают равномерное деление тока между

10 испытываемыми вентилями разных ячеек блока и исключают возможность подачи высокого напряжения на низковольтный трансформатор питания. При малых величинах индуктивностей они могут выполняться в виде отрезка провода.

При совместной синфазной работе ячеек для ограничения уравнительных токов следует стремиться к заданию режимов таким образом, чтобы имело место минимальное расхождение по величине испытательных токов и напряжений в ячейках.

На фиг. 1 изображена схема устройства с двумя ячейками в каждом блоке, на фиг. 2 эпюры токов и напряжений на элементах схемы при испытаниях путем пропускания синусоидального тока и приложения напряжения; на фиг. 3 — эпюры токов и напря- 25 жений при испытаниях вентилей в нагрузочном режиме

Устройство (фиг. 1) содержит схемные ячейки 1 и 2. Схемные ячейки имеют по две ггараллельные ветви 3, 4; 5, 6. Каждая ветвь содержит, соответственно, по одному

30 первому вентилю 7, 8, 9, IO и по одной накопительной индуктивности — 11, 12, 13, 14 и по одному второму вентилю — 15, 6, 17, 18. В ячейках между точками 19, 20, 21, 22, являющимися общими для первых вентилей и накопительных индуктивности ветвей, включены соединенныс последовательно ограничительные индуктивности и емкость, соответственно — 23, 24, 25, 26. Начало ветвей ячеек каждого блока соединены с нулевой точкой 27 низковольтного транс- 40 форматора 28, концы ветвей соединены с его фазными выводами 29, 30. Общие точки 31, 32, 33, 34 накопительных индуктивностей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам блока и подключенных к разным фазам трансформатора питания, соеди45 нены между собой попарно связями 35, 36

При испытаниях вентилей с фазнь ми частотами до 500 Гц и выше путем пропускания синусоидального тока и приложения обратного и прямого напряжения устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Пусть, например, частота испытательных токов и напряжений больше частоты питающего напряжения, на«интервале t i — 4

=.:, -.= :-«,-(фиг. 2 д) потенциал фазы 29 трансформатора 28 отрицательный, а фазы 30 — положительный и открыты вентили 7; 9, 16. При этом ток i> (фиг. 2 а) ячейки 1 протекает по контуру, включающему испытываемый вентиль 7, индуктивности 23 и 12, емкость

24, вентиль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28. Ток !р ячейки 2 протекает по контуру, включающему испытываемый вентиль 9, индуктивности 25 и 14, емкость 26, связь 36, вентиль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.

Протекание тока на интервале > — ta в обоих контурах обеспечивается за счет энергии, накопленной в индуктивностях контуров предшествующую часть периода испытательного напряжения.

Напряжение на конденсаторах 24 и 26, заряжающихся протекающими токами i7 и с полярностью плюс слева, а минуссправа, прикладывается к запертым испытываемым вентилям 8 и 10. (U и фиг. 2 г) в прямом направлении.

В момент tz, напряжения на конденсаторах 24 и 26 достигает амплитудного значения V„p, равного требуемой величине испытательного напряжения, токи !7 и !д дости гают нулевого значения и вентили 7, 9 и 16 закрываются. При этом импульсами управления отпираются вентили 8, 10 и 17.

На интервале tz — t, конденсаторы 24 и

26 перезаряжаются токами i8 и i p (фиг. 2 в) через отпертые вентили. Перезаряд емкости 24 происходит по контуру, включающему вентили 8 и 17 индуктивности 23 и 11; связь

35 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.

Перезаряд емкости 26 происходит по контуру, включающему вентили 10 и 17, индуктивности 25 и 13 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.

Токи Ig, lip перезаряда конденсаторов имеют синусоидальную форму. Требуемая величина токов и частота обеспечиваются соответствующим выбором параметров колебательных контуров перезаряда.

Напряжения конденсаторов 24, 26 также имеют синусоидальную форму и прикладываются соответственно к запертым вентилям 7 и 9 (U, U> фиг. 2 б) сначала в обратном направлении на интервале tp — t>, а затем — в прямом на интервале t> — t .

В момент t4 напряжения на емкостях

26 и 24 достигают снова амплитудного значения при полярности плюс справа, а минус — слева, токи !8, i p достигают нулевого значения и вентили 8, 10, 17 закрываются.

При этом импульсами управления снова отпираются вентили 7, 9, 16.

На интервале tq — ta емкости 24, 26 снова перезаряжаются токами iz u !д по указанным выше контурам через отпертые вентили. При этом токи Iq, !э, имеющие синусоидальную форму (фиг. 2 а) протекают по испытываемым вентилям 7, 9, а синусоидальное напряжение U8 и Uio прикладываются к запертым испытываемым вентилям 8, IO сначала в обратном направлении (интервал t — 1 фиг. 2 г), затем в прямом (интервал ts — ts фиг. 2 г).

661438

Интервал t2 — ts включает один период протекания испытательного тока и приложения испь?7Лтельного напряже ия.

В момент ?4 снова отпираются вентили

8, 10, 16 и процесс повторяется аналогично тому, как он проходил на интервале 1г—

1и.

При изменении потенциалов фаз трансформатора 28 на обратные импульсами управления вместо вентилей !6 и 17 будут отпираться вентили 15 и 18, а работа венти- 10 лей 7 — 10 будет происходить также, как было описано выше.

Поддержание незатухающих колебательных процессов в контурах перезарядки емкости 24 и 26 обеспечиваются за счет энергии, поступаю1цей от трансформатора питания 28 и идущей на покрытие активных потев?ь в колебательных контурах.

При испытании вентилей в нагрузочном режиме с промышленной частотой 50 Гц устройство работает следующим образом. gp

Пусть на интервале tl — 1г (фиг. 3 а) потенциал фазы 30 положительный, а фазы

29 отрицательный. Вентили 7, 9, 15 открыты и через них, индуктивности 11 и 13 и связь 35 протекают токи i7, 1 (фиг. 3 б) за счет энергии, накопленной в индуктивностях 11 и 13 в предшествующий полупериод питающего напряжения. Емкости 24 и 26 заряжены плюс слева, и минус — справа и их напряжение, равное требуемой величине U< и Ulq (фиг. 3 д), приложена в пряМом направлении к закрытым вентилям

8и 10.

В момент (2 управляющими импульсами отпираются вентили 8, 10 и 16 и под действием емкости 24 и 26 токи переводятся с вентилей 7 и 9 на вентили 8 и 10 с з5 требуемой скоростью изменения d /d y

- (фиг. 3 б, г).

На интервале (д — t напряжения U;, емкостей 24 и 26, приложены к вентилям 7, 9 в,обратном направлении (фиг. 3 в), что обеспечивает восстановление их управ- 40 ляющих свойств. При этом конденсаторы перезаряжаются за счет энергии, накопленной в индуктивнястях 11 и 13.

На интервале t4 — ts напряжение емкости прикладывается к вентилям 7 и 9 в пря45 мом направлении и возврастает с требуемой скоростью du./dt до требуемой величины (фиг. 3 в). Напряжение U< и 1.4 приложено к вентилям до момента 1 . При этом на емкостях 24 и 26 плюс справа, а минус— слева. 50

На интервале t2 — ts через открытые вентили 8 и 10 протекают токи, равные сумме токов соответственно индуктивностей 11 и 13 перезаряжающих конденсаторы 24, 26 и индуктивности 12, 14, токи, через которые и через вентиль 16 определяются индуктивностями 12 и 14.

На интервале ts — t через вентили 8 и

10 протекают токи iq, if I?, определяемые индуктивностями 12 и !4, вентиль 15 закрыт, а по связи 36 протекает ток il>.

В момент t2, когда потенциал фазы 30 отрицательный, а 29 — положительный, управляющими импульсами вновь отпираются вентили 7 и 9 и вентиль 15 и под действием емкости 24 и 26 токи переводятся с вентилей 8 и 10 на вент??ли 7 и 9 с требуемой скоростью изменения (фиг. 3 б, г). Описанный выше процесс повторяется и при этом конденсаторы 24 и 26 перезаряжаются и Hv напряжения требуемой формы на интервале — прикладываются к вентилям 8 и

10, а ток через вентили 7 и 9 протекает на интервале (т — t I 2.

Затем в момент tl2 вновь отпирают вентили 8 и 10 и отпирают вентиль 16 и цикл работы, описанной на интервале t2—

tl2,, повторяется. Вторые вентили ветвей 15, l6 и 18 отпираются в соответствии с полярностью фаз 29 и 30.

Такпч образом, объединен??е работаюIIIIIX синфазносхсмпых ячеек устройства путем соединения общих точек накопительныхых индуктивностей и BTo(Iblx вентилей ветвей ячеек с двумя связями позволяет расширить диапазон режимов испытаний и проводить наряду с нагрузочными испытаниями вентилей при промышленной частоте 50 Гц. также .и испытания при значениях частот до 50ОГц и выше путем пропускания синусоидального тока и приложения к вентилям обратного и прямого напряжения. При этом устройство имеет наиболее простую схему, наименьшие гаоариты и массу по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

УстРойство 97?I ?fcffhlTBH?I H IIO 73 пРовод,никовых вентилей, содержащее трансформатор, схемные ячейки, каждая из которых имеет две параллельные ветви из соединенных последовательно первого вентиля, накопительной индуктивности и второго вентиля, общие точки первого вентиля и накопительной индуктивности обеих ветвей ячейки соединены через емкость и ограничительную индуктивность, начала ветвей соединены с нулевой точкой трансформатора, а концы с его фазными выводами, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона режимов испытаний, общие точки накопительных индуктивностей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам и подключенных к разным фазам трансформатора, соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2375232/25, кл. G Ol R 31/26, 24.06.76., по которой принято положительное решение о выдаче аВторского свидетельства.

2. Авторское свидетельство СССР № 436302, кл. G 01 R 31/26, 18.08.72.

661438 иг. ) 7 (t

d

dt тиг. г ! о г

1риг.3

Составитель В. Немцев

Редактор А, Абрамов Техред О. Луговая Корректор Е. Лукач

Заказ 2454 45 Тираж 1089 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал П ПП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4