Устройство для нагрузочных испытаний полупроводниковых вентилей Советский патент 1978 года по МПК G01R31/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЗОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ВЕНТИЛЕЙ ния. При этом устройство не имеет отмеченных недостаткоз, 1фисущих другим известным устройствам для нагрузочных испытаний вентилей. Однако нри необходимости проведения нафузочных испытаний силовых тиристоров резко увеличиваются масса и габариты устройства и значительно возрастает циркулируюидая в схеме мощность, что приводит к ухудшению энергетических показателей. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства при испытании вентилей с временем запирания 50 мкс и более и повышение энергетических показателей. Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве начала. ветвей каждой схемной ячейки подключены к средней точке источника питания через общую индуктивность, что позволяет при обеспечени условий, необходимых для проведения нагрузочных испытаний силовых вентилей, значительна уменьшить общую установленную мощность нндуктивностей (реакторов) и источника питания, исключить накопление избытоадой энергии в реактивных злементах схемы, уменьшить емкость конденсаторов в источнике испытательного, напряжения. На фиг. 1 представлена схема описываемого устройства для. нагрузочных испытаний полупроводниковых вентилей с одной схемной ячейкой, на фиг. 2 эпюры напряжений и токов на элементах устройства. Устройство содержит отдельнь1е схемные ячейки 1 (фиг. 1). Каждая ячейка имеет одинаковые вет |ви 2 и 3 для пропускания рабочего тока, состоящие из последовательно включенных испьггываемых вентилей 4 и 5 (6 и 7) и накопительной индуктивности 8 (9). указанных ветвей соединены с фазами 0 и И питающего трансформатора 12, а их начала соединены со средней точкой 13 его вторичной обмо ки через общую индуктивность 14. К вентилям 4 и 6 в точках 15,16 и 17 подключен источник 18 испытательн го напряжения, содержащий цепь из последовате;п но включенных конденсатора 19 и ограничительной индуктивности 20, подключе1Шую к точкам 15 и 16 и обеспечивающую приложение к испытываемым вентилям прямого и обратного испытательного напряже ния, а также конденсатор 21, подключещаш с одной стороны через индуктивность 22 к точке 17, а с 1другой стороны через встречно-параллельно включен ные пары вентилей 23, 24 и 25, 26 к точкам 15 и 16 Такое подключение конденсатора 21 обеспечивает возможность приложения к вентилям 4 и 6 импульсов прямого напряжения с заданной длительностью и скоростью нарастания. Описываемое устройство работает следующим образом. Пусть на интервале ti-tj (фиг. 2а) потенциал, фазы 10 положительный, а фазы 11 - отрицательный Вентили 4 и 5 открыты и по ветви 2 и индуктивное ти 14 протекает ток 14 (фиг. 25, е) за-счет электромагнитной энергаи, накопленной в индуктивностях 8 и 14 в предшествующий полупериод питающего напряжения. Ко1щенсатор 19 заряжен плюс слева, минус справа, и его напряжение,равное заданной еличине ибпр.Сфиг. 2д),приложено в прямом направлении к закрытому вентилю 6. Вентшга 7, 23 и 25 также закрыты, конденсатор 21 заряжен плюс сверху, минус снизу до напряжения,близкого к ибпр.макс. В момент tz управляющим импульсом отпирается вентиль 6. На интервале t2-tj под действием конденсатора 19 ток переводится с вентиля 4 на вентиль 6 (фиг. 26 и г), и вентиль 4 запирается, на интервале tj-t происходит колебательный процесс перезаряда конденсатора 19 по контуру, включающему индуктивности 8, 14 и 20, вентили 5 и 6 и фазу 10 вторичной обмотки трансформатора 12. На интервале t3-t4 напряжение U4o6 от конденсатора 19 прикладьтается в обратном направлении к вентилю 4 (фиг. 2 в), что обеспечивает восстановление его зшравляющих свойств. В момент t4 ток перезаряда конденсатора 19 достигнет мш :симального значения (фиг. 2г, е), а напряжение, прикладываемое к вентилю 4, становится равным нулю. При этом сигналом управления открывается вентиль 23 и к вентилю 4 прикладьшается в прямом направлении напряжение от конденсатора 21, возрастающее на электродах вентиля 4 с заданной скоростью dU/dt (фиг. 2в), обеспечиваемой благодаря наличию индукшвности 22. На интервале конденсатор 21 разряжается и в момент t;, когда его убьшающее напряжение становится равным возрастающему напряжению конденсатора 19 (фиг. 2в), вентиль 23 закрьшается. i На интервале tj-te напряженке от конденсатора 19 прикладьшается в прямом направлении к вентилю 4 (фиг. 2в). В момент te, когда электромагнитная энергия, запасенная в индуктивности 14 на интервале t3-t4, будет возвращена конденсатору 19 (фиг. 2е) и напряжение на нем достигнет заданной величины, импульсом управления отпирается вентиль 7, и ток индуктивности 14 начинает протекать по ветви 3, минуя конденсатор 19.. На интервале tg-17 через индуктивности 8 и 20 протекает ток, убьшающий до нуля и напряжение на конденсаторе 19 продолжает возрастать. В момент t7 ток в шщуктивностях 8 и 20 обрывается и к вентилю 4 прикладьшается напряжение конденсатора 19, равное и4пр,(фиг. 2в). Наинвервале ts-17 от напряжения конденсатора 19 через вентиль 24 происходит нодзаряд емкости 21 до значений, близких к и4пр.макс. с полярностью плюс сверху, а минус снизу. На интервале -lg по ветви 3 и индуктивности 14 протекает ток ig (фиг. 26, е). Конденсатор 19 заряжен плюс слева, а минус справа. Интервал t2-19 равен длительности полупериода работы устройства. В момент tg напряжение на шинах 10 и 11 трансформатора 12 меняет полярность (фиг. 2а), и ток в ветви 3 поддерживается за счет электромагнитной энергии, накопленной в индуктивностях 9, 14 на интервале tft-tg. Вследствие наличия общей индуктивности 14, в личина которой может на порядок и больше превышать величины индуктивности накопительной и огр ничительной, ток через испытываемые вентили имее форму, близкую к трапецеидальной (фиг. 2 г). В момент t9 управляющим импульсом отпирается вентиль 4, и описанный процесс повторяется с (ТОЙ разницей, что теперь нагрузочный ток с формой показанной на фиг 26, будет протекать по вентилю 4, а напряжеше с формой, показанной на фи1. 2в,бу дет приложено к закрытому вентилю 6. Указанный процесс будет происходить до тех пор пока после новой смены полярности на шинах 10, И трансформ тора 12 вновь не будет открыт вешиль 6. Интервал от tj до момента повторного отпирания вентиля 6 равен периоду работы устройства. За счет изменения углов отпирания вентилей 4, 6 по отношению к питающему напряжению обеспечивается регулирование нагрузочного тока вентилей в требуемом диапазоне. За счет изменения моментов отпирания вентилей 5 и 7 относительно моме тов 0ш}фашш вентилей 4 и 6 обеспечивается регулирование величин прямого и обратного напр1|жешш на венпишх. Поскольку в опйсьюаемой схеме имеется воаMOiifflocTb выбрать нако11йтелЫ1ые индуктивности из условия, чтобы электромапштнай знергия, накашшвающаяся в каждом из них за один цикл работы, |)эвнялась бы потерям энергии при перезаряде конденсатора источника испытательного напряжения, отсутствует накопление избыточной мощности в реактивных элементах и не требуется узел сброса ее в питающую сеть для по;хтержат ия заданной величины испытательного напряжения, что позволяет снизить мощность питающего транссЬопматора. Формула изобретения Устройство для нагрузошых испытатга полупроводчиковых вентушей, содержащее источник питания и схемные ячейки, каждая из которых включает в себя истошшк испытательного напряжения, например трансформатор, вторичная обмотка которого имеет вывод средней точки, и две, параллельные ветви из последовательно соединенных первого вентиля, накопительной индуктивности и второго вентиля, начала ветвей подключены к средней точке источника питания, общие точки первых вентилей и накопительных индуктивностей соединены через емкость и ограничительную ивдуктивность, а концы ветвей подключены к фазным вьшодам источника питания, отличающееся тем, что, с делью уменьшения массы и габаритов устройства при испытании вентилей с временем запирания 50 мкс и более, повышения знергетических показателей, начала ветвей каждой схемой ячейки подключены к средней точке источника итания через общую индуктивность. Источники информащш, принятые во внимание ри экспертизе: 1.Патент ЧССРМ 125321, кл. 21 d 12/03,{)67. 2.Авторское свидетельство СССР №436302, л. G01 R 31/26,11972.

и ul. I

Фиг. 2