Вентильный узел полупроводникового преобразователя Советский патент 1986 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мощных полупроводниковьк источниках питания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей вентильгного 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 сигналов 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 является одновременно и первым выходным выводом (q) обработки сигналов, второй вывод этого конденсатора соединен с вторым выходным выводом ((5) блока обработки сигналов через резис тор 14, к второму входу через резистор 15 и однофазный мостовой выпрями тель 11 подключен конденсатор 13,

один из выводов которого также подключен к выходному выводу (а), а второй через резистор 16 к второму выходному выводу (S) блока обработки сигналов, причем к выходномлг выводу (сх) подключен минусовый выход однофазно.го мостового выпрямителя 11, а блок индикации выполнен на двух встречно-параллельно соединенных светодиодах 17 и 18.

Блок обработки сигналов (фиг.З) 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 (Q) блока обработки сигналов, второй вывод этого конденсатора соединен с другим выходным выводом (о) блока

которое наиболее часто применяется в полупроводниковых преобразователях частоты. Применение выравнивающей по

сопротивлению цепи, состоящей из

двух резисторов 6 и 7, позволяет использовать один из них в качестве датчика наличия напряжения на вентилях. Подключение выравнивающей 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 свою очередь повышает

помехоустойчивость, блока обработки сигналов и узла индикации.

Устройство работает следующим образом. 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 (Q), а второй через резистор 24 и динистр 25 - к выходному выводу (8) блока обработки сигналов, причем к первому выводу (Q) подключен плюсовой выход мостового однофазного выпрямителя 19, а к выходному выводу (S) - анод динистора 25. Светодиод 26 индикатора анодом подключен к входному выводу (о) , а катодом - к входузла индикации, ному выводу (S) Демпфирующая цепь, выполненная на конденсаторе 3 и резисторах 4 и 5, предназначена для снижения коммутационных перенапряжений, причем подключение конденсатора 3 одним выводом к общей точке соединения ано-. дов вентилей, а другим выводом - к общей точке соединения резисторов 4 и 5, вторые выводы которых подключены к катодам соответствующих вентилей, позволяет демпфировать перенапряжения на обоих параллельно работающих вентилях при использовании лишь одного конденсатора. Вьфавнивающая по сопротивлению цепь, выполненная на резисторах 6 и 7, предназначенная для выравнивания сопротивлений вентильных узлов, обязательна при последовательном их включении. 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 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 ре зисторов 6 и 7 прикладывается напряжение с силовых вентилей 1 и 2 через резисторы 4 и 5 демпфирующей цепи, имекяцих незначительное по сравнению с резисторами 6 и 7 значение сопротивления. При этом часть этого напря жения с резисто;ра 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 обработки сигналов однозначно характеризует пробой одного или обоих вен ,тилей 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 При нормальной работе бентильного узла (незначительный разбаланс токов вентилей), напряжение на вьЬсодной обмотке реактора 8 мало, что ра носильно отсутствию сигнала на втором входе блока 9 обработки сигналов, и устройство работает в режиме аналогичном описанному, поскольку к вьфавнивающей по сопротивлению це пи прикладывается напряжение в моме ты запертого состояния вентилей. В случае невключения одного из вентилей по какой-либо причине или возникновения значительного разбала са токов, протекающих через вентили и 2 и соответствующие им обмотки 8. и 8.2 реактора 8 весь ток либо значительная его часть протекает по од ной из этих обмоток, что приводит к возникновению напряжения на выходно 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 вьфавнивающей 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 соответствукяцие 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. При невключении одного из вен тилей на обмотке 8.3 реактора 8 (фигс1) появляется напряжение, которое через резистор 23 и однофазный мостовой выпрямитель 19 заряжает конденсатор 21 (фиг, 3) до напряжения пробоя динистора 25, при этом динистр пробивается, и яркость светящегося от прямого напряжения на вентилях светодиода 26 узла индикации возрастает за счет тока разряда конденсатора 21 через резистор 24 и открытый динистор 25 закрывается, и повторяется процесс заряда конденсатора 21 током обмотки реактора 8. В результате светодиод 26 узла индикации переходит в режим пульсирующего свечения, что индициру ет о неравенстве токов, протекающих через силовые вентили и обмотки реактора. 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,обретения 1, Вентильный узел полупроводникового преобразователя, содержащий два управляемых полупроводниковых вентиля первые одноименные силовые электроды которых соединены между собой, а вторые подключены соответственно к раз ноименным выводам первой и второй обмоток трехобмоточного магнитосвязанного реактора, другие выводы которых соединены между собой, а выводы третьей обмотки подключены к первому входу блока обработки сигналов, выход которого соединен с блоком индикации, отли чающийся тем, что, с цельро расширения функциональньсх возможностей путем обеспечения возможности контроля состояния вентилей, введены конденсатор и четыре резистора, причем первый и второй резисторы включены последовательно между разобщенными силовыми электродами вентилей, конденсатор подключен между соединенными выводами первого и второго резисторов и соединенными силовым электродами вентилей и шунтирован цепью из соединенных последовательно третьего резистора и четвертого резистора, 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 первый 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 подклю- . чен к четвертому резистору. 2.Вентильный узел по п. 1, отличающийся тем, что в блок обработки сигналов введен динис- тор, включенный последовательно с вторым резистором. 3.Вентильный узел по п. 2, отличающийся тем, что блок индикации выполнен в виде светодиода. 4.Вентильный узел по п. 1, отличающийся тем, что блок индикации выполнен в виде двух светодиодов, включенных встречно-параллельно.