Способ регулирования потока охлаждающей среды полупроводникового преобразователя

 

I с«ц«*.е«:::: «".".". О П И С А Н И ае» д1«995069

ИЗОБРЕТВН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! } Дополнительное к авт. саид-ву (53}М. Кл.

805 Ь 7/00

Н 02 М 1/18 (22) Заявлено 06.07.81 (21) 3318314/24-07 с присоединением заявки М (Ъеуллретеекеьй кемнтет СССР (23) 1 риоритет

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М 5

@е лелем нзебретевкй и впрытий (53) УДК621-. .316.925 (088.8) Дата опубликбвания описания 07.02.83 ру pR ам j электротехнический завод им. М. И. Калинина и Уй %На ia, Московской ордена Ленина железной дороги явители

{54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА:ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к электропреобразовательной полупроводниковой тех.нике, а точнее к способам управления вентиляторами силовых полупроводниковых преобразователей, работающих s условиях повторно-кратковременных нагру зок.

Известны способы управления вентиляторами, при которых вентилятор включен всегда, когда включен преобразовано тель, независимо от токовой нагрузки последнего 1 j .

Однако при этом получается значительный расход воздуха на вентилящпо преобразователя, так как большинство преобразовательных установок (тяговые длн метро и железных. дорог, для прокатных станов и т.д.) лишь 20-25% всего времени работают с номинальной нагруз кой, & мощность вентиляторов значительна .(20-50 кВт).

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования потока охлаждающей среды (воздуха) полупровод

2 пикового преобразователя, при которсеа измеряют токовую нагрузку преобразовь теля, сравнивают ее с уставкой и в слу чае превышения последней подают поток охлаждающей среды . (включают вентиляцию), а при снижении токовой нагрузки ниже уставки прекращают подачу потока охлаждающей среды (выключают вентилящпо) 123

Недостатком такого способа является то, что при отключении вейтиляции после выключения максимально допустимой то» ковой нагрузки преобразователь остается перегреться в течение длительного времени. При включении же сравнительно небольшой токовой нагрузки нет необуто димости в немедленном включении вентиляпни, так как это приводит к ииппп нему расходу энергии.

При отключении вентиляции в мсэюент сброса предельной токовой нагрузки температура элементов преобразователя еЩе в течение длительного времейи (5Х5 мин) остается на предельно допустимом

3 МВ06О ф

Полупроводниковый преобразователь

1 посредством шин 2 подключен к источнику электропитания 3, а при помощи шин 4 - к нагрузке 5. Для принудительной вентиляции преобразователя 1 в процессе его работы предусмотрен вентилятор

6 с электродвигателем 7, подключенным к сети электропитания посредством кон тактора 8.

Для управления электродвигателем вентилятора, т,е. для его включения и отключения, предусмотрена цепь управления, которая содержит.датчик тока 9, выполненный, например, на базе 3-фазного трансформатора тока. его выходы подключены к выпрямителю IO, нагруженн ному на низкоомный резистор 11. От отпайки последнего получает сигнал блок 12 переменной задержки времени, выходные клеммы которого подключены к пороговому элементу 13, от которого получает питание обмотка 14 контактора 8.

Блок 12 содержит две пеночки за,держки времени, которые включают со.ответственно резисторы 15 и 16, а также общий конденсатор 17 и диод 18.

На фиг. 2 кривая 19 — кривая мгновенного значения токовой нагрузки преобразователя; кривая 20 - кривая мгновенного значения напряжения на входе порогового элемента 13; кривая 21диаграмма работы вентилятора 6; кривая 22 - кривая изменения темпЬратуры преобразователя.

Способ осуществляется следующим образом.

Если токовая нагрузка преобразовате ля 1 меньше пороговой величины. соо ветствующей уставке д порогового элемента 13, то обмотка 14 обесточена, и контакты 8 выключены. Вентилятор 6 1 не работает. уровне, что существенно снижает долговечность -силовых полупроводников и особенно изоляции. Этот. фактор является существенным для преобразователей с пов торнь-кратковременным режимом работы, например для выпрямителей тяговых подстанций.

Если вентиляция отключается сразу же при сбросе максимальной нагрузки преобразователя, то при последующем 16 воздействии предельной нагрузки вновь выделяющееся тепло аккумулируется в на-, гретом от предыдущего цикла нагрузки преобразователе, повышая его температр ру сверх нормы. Если к тому же вентиляция включается с задержкой по отношению к моменту наброса нагрузки, то в повторно-кратковременных режимах с, высокой кратностью перегрузок наблюдается перегрев. 20

Если после режима предельной токовой нагрузки следует режим небольшой нагрузки, при которой преобразователь может работать с естественной вентиляцией, то при отключении вентиляции 25 преобразователь длительное время {до

20-30 м щ) находится в перегретом состоянии, так как переход к новому установившемуся тепловому режиму происходит замедленно. При этом возмож- З но также и превышение предельной температуры вентилей.

Целью изобретения является снижение потерь энергии и повышение ресурса полупроводникового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования потока охлаждающей среды полупроводникового преобразователя, при котором измеряют токовую нагрузку преобразователя, 40 сравнивают ее с уставкой и в случае превышения последней подают охлаждающую среду, а при снижении токовой нагрузки ниже уставки прекращают подачу охлаждающей среды, подают и прекращают

45 подачу охлаждающей среды с задержкой времени по отношению к моменту совпадения токовой нагрузки преобразователя с уставкой, причем при подаче охлаждаюж, щей среды задержка времени обратно пропорциональна, а при прекращении подачи прямо пропорциональна токовой нагрузке преобразователя до момента совпадения.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграмма ра»» боты устройства.

При появлении токовой нагрузки преобразователя 1, при которой должен включаться вентилятор 6, сигнал с датчика тока 9 поступает на блок 12 через выпрямитель 10 и резистор 11. Начинается заряд конденсатора 17 через резистор

15. Время заряда до напряжения, соответствующего уставке /, примерно обратно рропорционально величине токовой нагрузки преобразователя 1, замеряемой датчиком 9. При срабатывании порогового элемента 13 включается обмотка 14 контактора 8, и последний включает вентилятор 6. Таким образом, включение

5 0080 вентилятора обеспечивается с задержкойвремени Т >, которая примерно обрат но пропорциональна токовой нагрузке преобразователя 1, как это показано на фиг. 2. 5

На фиг. 2 показана таике задержка С „, которая получается при сбросе токовой нагрузки ниже уровня d . Эта задержка обьясняется тем, что конденса тор 17 после отключения токовой щцруз-- 16 ки йреобразователи 1 разряжается черезрезистор 16. Время разряда до уровни йержка @ кь ° которая при мерно пропорпиональиа токовой нагрузке.

За это время вентилятор успевает охпа- л дить преобразователь, подготовив его для прием& следующего импульса токовойнагрузки.

Экспериментальная проверка способа была выполнена на диодных выпрямите- го лях мощностью до 12 МВт на тяговых подстаншшх Московской железной дороги. Опытным путем установлено, что после работы с часовым током нужна . задержка выключения вентюинии 25 с, 2з после 1,5-чж:оного тока - 55 с, после двойного часового тока — 115 с, после трехкратного часового тока — 170 с.

Такие задержки реализованы в опытных образцах выпрямителей производства зе

Таллинского электротехнического завода.

При этом время воздейсцвия максимальной температуры на вентили сократилось на 21% по сравнению с известным спосо60 6 бом регулирования вентюитора (без за держки) °

Формула изобретения т

Способ регулирования потока охлаж дающей среды полупроводникового преоб- разователя, при ко гором измеряют токо вую нагрузку преобразователя, сравиива ют ее с удавкой и в случае нревьпиения последней подают охлаждающую среду, а при снижении токовой нагрузки ниже усюавки прекращают подачу охлаждашией среды, отличающийсятем, что, с пежю снижения потерь энергии и повышения ресурса преобразователя, подают и прекрапьают нодйчу охлаждаю щей среды с задержкой времени по отиошению к моменту совпадения токовой нагрузки преобразователя с уставкой, причем при псщаче охлаждающей среды задержка времени обратно пропорциональна, а при прекращении подачи пр":мо пропорциональна токовой нагрузке преобразователя до момента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание. при экспертизе

1. Иванов В. И. Системы о лаждения

ых преобразователей устройств электрическрй тяги. N., 1978, с 138-142.

2. Соколов С. Д. и др. Полупроводн ковые преобразовательные агрегаты тяго вых подстанций. М., 1979, с. 198.

Составитель А. Обязуев

Редактор В. Данко Техред M.Êîcòèê Корректор А. Ференц

Заказ 644/33 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4