Устройство для защиты полупроводникового инвертора Советский патент 1983 года по МПК H02H7/122 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для безаварийного отключения полупровод никового инвертора при срыве инверт рования или в случае возникновения внутренних коротких замыканий, Известно устройство для защиты полупроводниковых преобразователей содержащее узел принудительной коммутации fl J. Это устройство не обладает доста точно высокой надежностью. Наиболее бли.зким к предлагаемому по технической сущности является усгройство для защиты полупроводникозого инвертора, содержащее тирис защиты, включенный последова гельно во входную цепь инвертора, блок управления и блок принудительной ко мутации тиристора защиты .2 }. Недостатком известного устройств является болыиая 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 нескотаько раз превьпаать номинальные значения, чтобы предупредить ложные срабатывания при кратковременных изменениях напряжения питающей сети, режима инвертора, действии случайных помех. Поэтому процесс срабатывания узла принудительной коммутации начинается при больших значениях аварийных токов, что приводи к значительному увеличению ударных токов в.полупроводниковых приборах с последующим выходом их из строя. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения уд арных токов 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 оммутации тиристрра защиты, введены шунт, генератор импульсов на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемьм временем счета, при этом вход генератора импульсов соединен с шунтом, включенным послеловательно в силовую цепь тиристора защиты, выхо генератора импульсов соединен с вхо дом счетчика импульсов, а выход последнего подключен к входам блок .управления и принудительной, коммутации тиристора защиты. Причем счетчик импульсов на изм няемое число импульсов с регулируем временем счёта может быть выполнен в виде генератора импульсов на однс 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 инвертора; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие принцип действия устройства; на фиг.З вариант конкретного выполнения счет чика на генераторе с однопереходны:. , 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 туннельном диоде 3, который включен через входной иср-фильтр , из дросселей 4 и 5 ре зисторов 6-8 и конденсатора 9 и ограничитель напряжения - кремниевый диод 10. Указанная цепь служит для обеспечения помехоустойчивости (фильтр LCR) и для рредохранения Диода 3 от превышения напряжения (более 1 В) при протекании тока короткого замыкания по шунту 2. Генератор состоит из туннельного диода 3, дросселей 11, 12 и резистора 13 и связан с входом счетчика 14 через трансформатор 15 гальванической развязки. Выход счетчика подклю1чен к входам блока 16 управления тиристором защиты и узла 17 принудительной коммутации. Схема .работает следукяцим 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 , поступающие на вход счетчика 14. По истечении времени, когда на его вход поступит установленное число N импульсов, счетчик 14 подает сигнал на снятие блоком 16 управления с тиристора 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 io короткого за:мыкания ток 0 в цепи постоянного тока начинает резко возрастать. В момент t-, достижения порогового значения J, начинает работать генератор на туннельном диоде и счетчик 14. В момент ij поступления на вход счетчика N-ro импульса он выдает импульс на сраба- тываниё узла коммутации и тиристор 1 отключает инвертор от питающей сети. -Значение тока Зп может превышать номинальное значение тока 3 н 10-20%, при этом ложного срабатыва .t, в ния не происходит, но значение меньше, чем в случае максимальной токовой Зсидиты, когда пороговое значение токс Э должно превышать номинальное значение 3 тока в несколько раз. Из диаграммы также видно, что вр мя 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 остается ударного тока неизменным, и в случае правильного вьгбора числа N будет всегда ниже паспортных значений .для полупроводниковьос преборов. На фиг.2в показаны кривые, поясняющие работу схемы, при кратковреме ных допустимых перегрузках, при это отключение не происходит, поскольку число импульсов п , поступивших на вход счетчика, меньше установленного значения N. Причем для np«sдотвращения срабатывания от несколь ких кратковременных допустимых перегрузок устанавливается время счета счетчика, по истечении котоЕю го состояние счетчика сбрасывается в нуль. На фиг.З показан вариант конкрет ного выполнения счетчика на генераторе с однопереходным транзистором 1 на изменяемое число импульсов N и регулируемое время счета. Во времязада::4дую цепь генератора из переменного резистора 2 и конденсатора 3 включен транзистор 4, на базу которого поступают импульсы U , с генератора на туннельном диоде через трансформатор. Конденсатор 3 шунтирован переменным резистором 5. Режим однопереходного транзистора 1 задают резисторы б и 7. При наличии входных импульсов транзистор 4 -во время протекания каждого из них входит-в режим насыщения и подключает времязадаювдую цепь к источнику питания,при зтом напряжение на конденсаторе U возрас гает. По окойчании импульса это напряжение остается неизменным до прихода следующего. Количество ступенек приращения напряжения О, определяется величиной ступеньки uUj, которая регулируется резистором 2, а также порогом срабатывания генератора, который зависит лишь от свойств транзистора 1 и резис- торов 6 и V. Таким образом, число ступенек N до появления выходного импульса и, можно регулировать резистором 2. Если число входных импульсов меньше N, то импульс tl, не формируется, а по истечении времени , конден ч сатор 3 разрядится, сбрасывая состояние счетчика в исходное, таким образом время счета регулируется резистором 2. Использование устройства позволя-г ет повысить надежность за счет снижения ударных токов, протекающих в полупроводниковых вентилях при коротком замыкании или срывеинвертирования на 80-120%,-а также предотвратить отключение преобразователя при кратковременных допустимых перегрузках, что особенно важно в непрерывных длительных технологичес-. ких процессах; кроме того,предохранить преобразователь от длитетсьной опасной перегрузки без сверхтоков.

И

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

In IH

0 1

.%

Фиг.2