Устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей Советский патент 1985 года по МПК H02H7/10 

1 1

Изобретение относится к системам управления и защиты полупроводниковых преобразователей, преимущественно к устройствам предназначенным для тепловой защиты силовых полупроводниковых приборов - диодов, тиристоров, -симисторов и т.д.

Известно устройство для тепловой защиты преобразователя, содержащее датчик тепловой перегруз.ки вентилей преобразователя, вьшолненньй в виде двухступенчатого ртутного термоконтактора, и исполнительное устройство, выполненное 8 виде транзисторного реле и основного электромагнитного реле, включенного в анодную цепь тиристора l .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения температуры вентилей вследствие контактного метода ее измерения ртутным термоконтактором в одной точке .

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей, содержащее пороговые элементы, вьтолненные в виде динисторов и делителей напряжения, выполненных в виде последовательно соединенных потенциометров и терморезисторов, являющиеся датчиками тепловой перегрузки, и исполнительньй элемент 2j.

Один из терморезисторов находится в тепловом контакте с основанием корпуса вентиля, а другой - в таком же контакте с силовым выводом вентиля. При достижении значения температуры заданной величины происходит переключение динистора, что приводит к включению выходного реле, являющегося исполнительным элементом контакты которого заведены в схему защиты и сигнализации.

Недостатки известного устройства - необходимостьразмещения терморезисторов на корпусе силового вентиля, отсутствие контроля величины тока, протекающего через контролируеьа1 й вентиль, влияние условий охлаждения вентиля на момент выдачи сигнала о достижении предельной температуры.

Цель изобретения - повьпиение эффективности тепловой защиты вентилей преобразователей и расширение функциональных возможностей устройства путем исключения влияния на вы62482

ходной сигнал устройства места размещения и конструкции температурных датчиков, условий охлаждения вентиля и введении зависимости выходного 5 сигнала устройства температурной защиты от тока через контролируемый вентиль. Таким образом, цель изобретения состоит в повьиаении эффективности устройств тепловой

О защиты и расширении их функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей,

S содержащее датчик тепловой нагрузки и исполнительный элемент, введены датчик тока, преобразователь переменного тока в постоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока, дифференциальньй усилитель и компаратор, причем датчик тепловой перегрузки предназначен для подключения параллельно вентилю, выход датчика тока подключен к входу пре- .

5 образователя, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом цятчика тепловой перегрузки, а выход - с одним входом компаратора, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а выход - с входом исполнительного элемента.

, Кроме того, датчик тепловой перегрузки содержит компаратор, ключ, усилитель и интегратор, причем один вход компаратора является входом датчика, другой вход соединен с вывоQ дом для подключения источника опорного напряженияj выход компаратора подключен к управлякщему входу ключа, подключенного выходом к входу усилителя, соединенного выходом с

5 входом интегратора, выход которого является вькодом датчика тепловой перегрузки. |На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для тепловой защиты вентилей многофазного преобразователя 1 содержит установленный в соответствующей шине питания датчик 2

5 тока, выход которого присоединен к входу преобразователя 3, переменного тока в постоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока. Выход датчика 4 тепловой перегрузки подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 5, к ин вертирующему входу которого подключен выход преобразователя 3. Выход усилителя 5 подключен к одному вход компаратора 6, другой вход которого подключен к выводу 7 для подключени источника опорного напряжения. Выхо компаратора 6 подключен к входу исполнительного элемента 8. Датчик 4 тепловой перегрузки содержит первый резистор 9, стабилит рон 10, компаратор 11, диод 12, клю 13 на транзисторе, второй резистор 14, линейный усилитель 15, интегратор 16. Указанный датчик подключен парал лельно контролируемому вентилю 17. Преобразователь 3 содержит выпрямитель 18. сигнал датчика 2 тока, линейный усштитель 19 и интегратор 20 Работа устройства состоит в контроле напряжения на отпертом ве типе, являющемся функцией величины тока, протекающего через вентиль, и его температуры. Устройство произво дит измерение падения величины нап ряжения на отпертом вентиле и сравнивает получаемое значение с величиной среднего тока, протекающего через данный вентиль. Устройство вьщает сигнал на исполнительный элемент в случае, если величина ра ности сигнала, пропорционального падению напряжения на вентиле, и сигнала, пропорционального среднему току вентиля, превысит заданное значение . Устройство работает следующим образом. При работе преобразователя 1 в номинальном или аварийном режимах (т.е. с токовой перегрузкой вентилей) вентиль 17 в соответствии с заданным алгоритмом, находится то в отпертом, то в запертом состояниях. Когда вентиль 17 заперт, напряже ние, приложенное к нему,.подается на вход компаратора 11. Напряжение на входе компаратора 11 ограничивается стабилитроном 10, ток через который ограничен резистором 9. На .второй вход компаратора подается опорное напряжение, величина которого определяет состояние компаратора, .и которое выбирается таким образом. чтобы надежно селектировать состояние вентиля 17. При запертом вентиле 17 выходное напряжение компаратора отпирает транзистор 13 и вход усилителя 15 оказывается потенциально закорочен. Когда вентиль 17 отпирается, транзистор 13 запирается выходным напряжением компаратора и вход усилителя 15 оказывается подключен к вентилю 17 через резистор 14. Лиод 12 предотвращает попадание обратного напряжения на усилитель 15 при коммутациях вентиля 17. Выход усилителя 15 соединен с входом .ин- тегратора 16, на выходе которого формируется сигнал постоянного тока, пропорциональный величине прямого падения напряжения на отпертом вентиле 17. Этот сигнал подается на неинвертируюрщй вход дифференциального усилителя 5, на инвертирующий вход которого подается сигнал от преобразователя 3, формирующего сигнал, пропорциональный среднему току питакщей шины преобразов,ателя 1. Выходной сигнал усилителя 5 подается на вход компаратора 6 и на выход устройства.Сигнал с выхода устройства может быть использован для управления системой токрограиичения преобразователя I . При росте температуры вентиля 17 увеличивается величина прямого падения напряжения на нем, что приводит к увеличению сигнала на выходе интегратора 16. Если рост выходного сигнала датчика 4 происходит из-за длительной работы преобразователя 1с перегрузкой, то величина сигнала на выходе интегратора 20 постоянна, а выходной сигнал усилителя 5 вследствие разогрева контролируемого вентиля 17 рас;тет. При достижении его значением величины опорного напряжения, подаваемого на клему 7, срабатывает компаратор 6 и заускается исполнительный элемент 8. сли возрастание выходного сигнала атчика тепловой перегрузки вызвано ратковременным увеличением гока (например, по команде оператора реобразователя 1), то устройство е вьщает сигнлл аварии, вследствие еизменности сигнала на выходе усиителя 5 (так как одновременно в том случае растут оба сигнала на го входах).

S1136248

Таким, образом, предлагаемое уст-ных температурных датчиков, с y4efe f

ройство позволяет защищать преобра-величииы среднего тока , протезователь при тепловых перегрузкахкающего через контролируемые венвентипеЙ без использования специаль-тили.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ, содержащее датчик тепловой перегрузки и исполнительньй элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности тепловой загщты и расширения функциональных возможностей, в него введены датчик тока, преобраэователь перемен ного тока в Лостоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока, ДИ)фференциальный усилитель и компаратор, причем датчик тепловой перегрузки предназначен для подключе ния параллельно вентилю, выход датчика тока подключен к входу преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вьпсодом датчика тепловой перегрузки, а выход - с одним входом компаратора, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а выход - с входом исполнительного элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что,датчик тепловой перегрузки содержит компаратор, ключ, усилитель и интегратор, причем один вход компаратора является входом датчика, другой вход соединен с выводом для подключения ис- точника опорного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, подключенного выходом к входу усилителя, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого является выходом датчика тепловой перегрузки.