Устройство для испытания вентилей Советский патент 1979 года по МПК G01R31/27 

1

Изобретение касается контроля и испытаний вентилей, конденсаторов и реакторов в режимах, характерных для их работы в схемах преобразователей.

Известно устройство для испытания вентилей, содержащее трансформатор пита ия и схемные ячейки, начала которых соединены с общей точкой трансформатора, а концы с его фазными выводами. Общей точкой трансформатора служит средняя Точка его вторичных обмоток или точка, образованная вентилями, подключенными к егофазным выводам 1.

Известно также устройство Для испытаний вентилей, содержащее транеформ атор с общей точкой и схемные ячейки, начала ячеек соединены с общей точкой трансформатора, а концы - с его фазовыми выводами. Эти устройства позволя от воспроизводить режим работы вентилей и других элементов схем преобразователей с частотой питающего устройства напряжения. Они просты в наладке и надежны в эксплуатации 2.

Недостатком этих устройств является взаимное влияние работающих ячеек, влияние на форму напряжения питающей сети, не равномерность загрузки трансформатора питания и питающей сети, невысокий коэффициент мощности Т1 невозможность воспроизведения режимов испытаний с частотой, отличающейся от частоты питающего напряжения.

Указанные особенности свидетельствуют о том, что эти устройства применяются в тех случаях, когда требуется испытание вентилей и других элементов схем преобразователей на промыщленной частоте, при этом мощность питающей сети значительно больще мощности, потребляемой устройством.

Однако во многих случаях требуется проводить испытания, исследования, тренировку и входной контроль вентилей, конденсаторов и реакторного оборудования преобразователей при наличии относительно маломощной питающей сети и при этом сводить к минимуму влияние устройства на форму питающего напряжения и тока в сети, поскольку от этой сети могут питаться другие потребители, чувствительные к помехам, обеспечивать заданную точность воспроизведения режимов испытаний, исключив влияние ячеек, обеспечивать высокий коэффициент мощности, потребляемой из сети, малые потери мощности, равномерную загрузку фазпитающей сети, и кроме того, обеспечивать воспроизве дет1Ие задаииых режимов испытаний в широком диапазоне частот (от значений близких к нулю до 10000 Гц и 1выше), характерных для работы вентилей и других элементов в схемах преобразователей, полу чивтиих распространение в последнее время, например агрегатах бесперебойного питания потребителей тока повышенной частоты, высокочастотных источниках питания установок термической обработки мёталлоб, преобразователях для частотно-регулируемого электропривода, преобразователях постоянного напряжения в постоянное и т. д.

Целью изобретения является расширение -диапазона частот и повышение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что ячейка снабжена диодом и последовательно соединенными дополнительной индуктивноТбЮ и вентилями, причем дополнительная индуктивность соединена с накопительной индуктивностью, а вентили соединены с концами ячейки, а общая точка этих индуктивностей соединена через указанный диод с началом схемной ячейки.

На фиг. 1 изображен вариант схемы устройства с двумя схемными ячейками; на фиг. 2 - эпюры токов и напряжений в раз ичных точках схемы.

Каждая схемная ячейка 1 имеет ветви 2 и 3,состоящие из последовательно включен-.ныл; первого вентиля 4, 5, индуктивности 6, 7 и. второго вентиля 8, 9. Общие точки 10, 11 первых вентилей и индуктивностей соединены между собой через конденсатор 12 и ограничительную индуктивность 13. Параллельно первым вентилям 4 и 5 через разделительные диоды 14 и 15 подключена ограничительная емкость 16 и узел 17 регулирования напряжения на ней, вьшолненный, наПример в виде ветви из соединенных последовательно сопротивления и стабилитронов или по схеме инвертора, ведомого сетью. Начала ветвей 2 и 3 подключены к среднему вь1воду 18 обмотки трансформатора 19, а концы в каждой ячейке подключены к фаз ным выводам 20, 21 и 22 через соединенные последовательно накапливающую и дополнительную индуктивности 23,24 и вентили 25, 26 и 27. Параллельно цепи, образованной последовательно соединенными схемной ячейкой 1 и накапливающей индуктивностью 24, между точками 18 и 28 включен диод 29.

Вентили 4, 5, 8 и 9 могут представлять собой вентильные блоки из последователь Но йпараллельно соединённых полупроводниковых при боргМТ э1 ёмёт1тЖиГдля дёттенйя

тока между параллелБно включенными це- гГямй изпоследовательно соединенных при бо|)сгв; Сэдаментам йдая деленй я напряжения между после1хЬвательно соединенными приборами, с элементами для- ограничения

- екЬ ростй нарэстатгйй тока и напряжения

при коммутации приборов и т. д. Эти элементы могут испытываться одновременно с испытанием вентилей 4, 5, 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вентили 25, 26 и 27 поданы управляющие импульсы и выпрямленное напряжение трансформатора 19 приложено к схемной ячейке 1 с полярностью «плюс

сверху, а «минус снизу. В интервале t|-1г вентили 4, 8 открыты, и через них и индуктивности 6, 23 и 24 протекает испытательный ток t (фиг. 2 а, д, ж). Конденсатор 12 заряжен с полярностью «плюс слева, а «минус справа до испытательного напряжения Ui, которое через вентили 4 и 8 приложено в прямом направлении к вен- . тилю 5 (фиг. 2, г) ив обратном - к вентилю 9. Конденсатор 16 также заряжен до U с полярностью «плюс сверху, а «минус снизу.

В момент ta управляющим импульсом отпирают вентиль 5 и под действием емкосчи 12 ток переводится с вентиля 4 на вентиль 5 с требуемой скоростью изменения di/dt (фиг. 2 а, в). В момент ta вентиль 4

5 запирается.

В интервале tj-ts происходит перезаряд емкости 12 по контуру, включающему вентили 5 и 8, индуктивности 13, 6, 23 и диод 29 (фиг. 2 в, д. е). При этом в интервале tj-i ток в контуре перезаряда

0 увеличивается в момент t достигает амплитудного значения. Убывающее напряжение,емкости 12 приложено в этом интервале к вентилю 4 в обратном направлении (фиг. 2, б) обеспечивает восстановление его управляющих свойств, и в момент t4 становится равным нулю. В интервале t4-ts ток в контуре перезаряда уменьщается, а нап яжение на емкости возрастает с требуемой скоростью dU/dt. Конденсатор 12 заря жаётся с полярностьЮ «плюс справа, а «ми0 нус слева, и его напряжение прикладывается к вентилям 4 и 9 в прямрм направлении. В момент ts уменьщающийся ток перезаряда конденсатора 12 становится равным току, протекающему по индуктивности 24 и вторичной обмотке трансформатора 19, после чего диод 29 запирается, а ток перезаряда в интервале ts-te, продолжая убывать, протекает по индуктивностям 23 и 24 и вентилям 25, 26 или 27, и фазе вторичной обмотки трансформатора 19.

В момент teток Становится равным наперед заданной величине I (фиг. 2 в, д, ж), при которой управляющим импульсом отпирают вентиль 9. После этого в интервале it-tr ТОК индуктивностей 23 и 24 протекает по ветви 3, минуя конденсатор i2, а ток индуктивностей 6 и 13 продолжает протекать через конденсатор 12, увеличивая напряжение на нем. Когда напряжение на конденсаторе 12 превысит величину U , начи

нает подзаряжаться конденсатор 16 через открытый вентиль 5 и диод 14.

В момент ij ток в индуктивностях 6 и 13 обрывается. Напряжение на вентиле 4 достигает величинь) UM (фиг. 2, б), равной повторяющемуся испытательному напряжению.

В интервале if -tg напряжение на емкостях 12 и 16 уменьшается до величины Uf, задаваемой режимом работы узла 17.

В интервале te-ig испытательный ток через вентили 5 и 9 и индуктивности 7, 23 и 24 увеличивается до Лг (фиг. 2 в, д. ж) -под действием напряжения, приложенного к ячейке. Напряжение.емкости 12 приложено к вентилю 4 в прямом направлении (фиг. 2, б), а к вентилю 8 - в обратном.

В, момент tg управляющим импульсом снова рт,пирают вентиль 4, и описанный в интервале it-tg процесс повторяется на интервале, tj-tn с той разницей, что испытательный ток теперь йротекает через вентили 4, 8 (фиг. 2, а), а испытательное напряжение приложено к вёнтил.ям 5 (фиг. 2, г) и 9. Отпирание вентиля; 8 производят tзадержкой по отношению R моменту отйирания вентиля 4 в момент tio, когда спадающий TCjK перезаряда емкости- 12 станетравным Ji, т. е. току, при котором в моМент. te был открыт вентиль 9. При таком способе управления обеспечивается ст абилизация испытательного тока. Для изменений.величины испытательного тока вентили 8, и 9 отпирают при большей или меньшей в личине TJOKa, чем Ji, что| соответствует уменьшений или увеличению;испытательного тока.

Интервалы it.-tj и tg-tn задают, исходя из требуемой частоты (ц -ф- испытательного тока и напряжения, He3aBHCHMq от длительности периода напряжения трансформатора питания.Ii

На- фиг. 2, 3 приведены формы напряжения Ua и тока i в фазе трансформатбра 19 и питающей сети для случая -if 8 например, при ft 50 Гц и f«. 400 Гц.

Задержку в отпирйнии вентилей 8 и 9 можно производить и в; функции иЬпытательного напряжения на емкости 12, а регулирование ток;а осуществлять вентилями 25,i26 и 27. В этом случае ограничительная емкость .16 и узел 17 в схеме не используются. ;

Технико-экономическая эффективность от применения предложенного изобретения сводится к следующему:

1.Обеспечивается повышение ;гочнрсти воспроизведения заданных режимов йспьгтаний вентилей и других элементов схем преобразователей, благрдаря устранению взаимного влияния работающих ячеек.

2.Обеспечивается возможность проведения испытаний при любых заданных значениях частоты испытательного тока и тлапряжения.:

3.Уменьшается потребная мощность трансформатора питания и снижаются потери мощности в питающей сети, увеличивается

коэффициент мощности, благодаря равномерной загрузке фаз трансформатора питания и питающей сети и существенному уменьшению искажения формы тока в сети.

4. Уменьшается влияние на других потребителей электроэнергии, питающихся от той же сети и чувствительных к помехам, благодаря уменьшению искажения формы напряжения питающей сети.

При проведении испытаний в схеме устройства на любой заданной частоте в диапазоне от частот, близких к нулю до 10000 Гц и выше, обеспечивается

а)возможность на стадии проектирования преобразователей без затрат на проведение натурных испытаний определять напряженность работы вентилей, реакторов и конденсаторов при полном комплексе воздействий, соответствующем работе их в схемах преобразователей. Это обеспечивает возможность правильного выбора и эффективногр использования вентилей и других элементов в схемах преобразователей, повышения надежности их работы, уменьшает массу, габариты и стоимости преобразователей;

б)возможность выбора наиболее рациональных; схем н параметров элементов устройств для ограничения воздействий на вентили в схемах преобразователей. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение надежности работы вентилей и уменьшение стоимости преобразователей;

в) возможность проведения тренировки вентилей в условиях и режимах максимально приближающихся к реальным, что позволяет отбраковать вентили, имеющие скрытые дефекты, и повысить качество вентилей до установки их в схемы преобразователей. При этом существенно сокращаются затраты средств и времени, необходимые для наладки и приработки преобразователей на объектах, а также повышается надежность работы преобразователей в эксплуатации;

г) возможность проведения ускоренных испытаний при комплексной нагрузке вентилей по всем параметрам. При этом повышается производительность заводского испытательного оборудования и снижаются денежные затраты.

.,.

Формула изобретения

Устройство для испытания вентилей, содержащее трансформатор с общей точкой

и схемные ячейки, каждая из которых имеет накопительную индуктивность, начала ячеек соединены с общей точкой трансформатора, а концы - с его фазовыми выводами, отличающееся тем, что, с Целью расширения

диапазона частот и повышения энергетических показателей, ячейка снабжена диодом и последовательно соединенными дополнительной индуктивностью и вентилями, причем дополнительная индуктивность соедине - 7 -:661434 . .

о

на с накопительной индуктивностью, венти-1. Авторское свидетельство СССР

ли соединены с концами ячейки, а общая№ 436302, кл. G 01 R 31/26, 15.07.74.

точка этих индуктивностей соединена через

указанный диод с началом схемной ячейки.,2. Заявка № 2193052/25, кл. G 01 R 31/26,

Источники информации, принятые во вни- 24.02.75, по которой принято решение о вымание при экспертизедаче авторского cвидeтeльtтвa.

af.f