Устройство для испытаний полупроводниковых вентилей Советский патент 1979 года по МПК G01R31/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ

Изобретение относится к области электронной техники и может быть применено для испытаний силовых полупроводниковых вентилей, ,

Известно устройство для нагрузочных испытаний вентилей, содержащее трансформатор питания, схемные ячейки и общие индуктивности, включенные последовательно со схемными ячейками, и позволяющее воспроизводить нагрузочные режимы работы вентилей в диапазоне частот до 500 Гц. Это устройство позволяет проводить испытания вентилей в том же диапазоне частот путем пропускания синусоидального тока и приложения к ним обратного и прямого напряжения 1. Однако конструктивная реализация устройства является достаточно сложной... .

Известно значительно более простое устройство для нагрузки испытаний полупроводниковых вентилей, содержащее трансформатор, схемные ячейки, каждая из которых имеет две параллельные ветви из соединенн Ь1х последовательно первого вентиля, накопительной индуктивности и второго вентиля, общие точки первого вентиля и накопительной индуктивности обеих ветвей ячейки соединены через емкость и ограничительную индуктивность, начала ветвей ячейки соединены с нулевой точкой трансформатора, а концы ветвей - с его фазными выводами 2.

Это устройство позв)ляет проводить нагрузочные испытания вентилей при частоте

.питающей сети, например 50 Гц. Недостат,ком устройства является то, что пропускание тока синусоидальной формы -и приложение обратного и прямого напряжения к ним может осуществляться в устройстве также только с частотой питающей сети.

Целью изобретения является расщирение диапазона режимов испь Таний вентилей.

Указанная цель достигается тем, что общие точки накопительных индуктивностей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам блока и подключенных к разным фазам трансформатора, соединены между собой. В устройстве ограничительные индуктивности, наряду с ограничением скоррсти нарастания тока при коммутации, обеспечивает ограничение амплитуды аварийного то. ка при повреждении одного из первых вентилей ветвей. Накопительные индуктивности, наряду с накоплением энергии, необходимой для поддержания заданного уровня испытательного напряжения на конденсаторах, обес печивают равномерное деление тока между испытываемыми вентилями разных ячеек блоками исключают .возможность подачи высокого напряжения на низковольтный трансформатор питания. При малых величинах индуктивностей они могут выполняться в виде отрезка провода. При совместной синфазной работе ячеек, для ограничения уравнительнь1Х токов следует стремиться к заданию режимов таким образом, чтобы имело место минимальное расхождение по величине испытат льных токов и напряжений в ячейках, Т На фиг. 1 изображена схема устройства с двумя ячейками в каждом блоке, на фиг. 2 эпюры токов и напряжений на элементах схемы при испытаниях путем пропускания, синусоидального тока и приложения напряжения; на фиг. 3 - эпюры токов и напряжений при испытаниях вентилей в нагрузочном режиме Устройство (фиг. 1) содержит схемные ячейки 1 и 2. Схемные ячейки имеют по две Шр лЛёльные ветви 3, 4, 5, 6. Каждая ветвь содержит, соответственно, по одному первому вентилю 7, 8, 9, 10 и по одной накопительной индуктивности - II, 12, 13, 14 и по одному второму вентилю - 15, 16, 17, 18. В ячейках .между точками 19, 20, 21, 22, являющимися общими для первых вентилей и накопительных индуктивности ветвей, соединенные последова Тельно ограничительные индуктивности и емкость, соответственно - 23, 24, 25, 26. Начало ветвей ячеек каждого блока соединены с нулевой точкой 27 низковольтного трансформатора 28, концы ветвей соединены с его фазными выводами 29, 30. Общие точки 31, 32, 33, 34 накопительных индуктивностей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам блока и подключенных к разным фазам трансформатора питания, соединены между собой попарно связями 35, 36 nptj испытаниях вентилей с фазн{ ши частотами до 500 Гц и выще путем пропускания синусоидального тока и приложения об.ратного и прямого напряжения устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Пусть, например, частота испытательных токов и напряжений больще частотыпитающего напряжёния, на интервалеtl-te ;(фиг. 2 д) потенциал фазы 29 трансформатора 28 отрицательный, а фазы 30 - положительный и открыты вентили 7,9, 16. При этом ток 17 (фиг. 2 а) ячейки 1 протекает

661438 по контуру, включающему испытываемый вентиль 7, индуктивности 23 и 12, емкость 24, вентиль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28. Ток ig ячейки 2 протекает по контуру, включающему испьгтываемый вентиль 9, индуктивности 25 и 14, емкость 26, связь 36, вент.иль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28. Протекание тока на интервале ti-tg в обоих контурах обеспечивается за счет энергии, накопленной в индуктивностях контуров предществующую часть периода испытательного напряжения. Напряжение на конденсаторах 24 и 26, заряжающихся протекающими токами i и ig с полярностью ПЛЮС слёва, а минусспрайа, прикладывается к запертым испытьшаемым вентилям 8 и 10. (Ug и Uio фиг. 2 г) в прямом направлении. В момент tг напряжения на конденсаторах 24 и 26 достигает амплитудного значения Vnp, равного требуемой величине испытательного напряжения, токи i и ig дости гают нулевого значения и вентили 7, 9 и 16 закрываются. При этом импульсами управления отпираются вентили 8, 10 и 17. На интервале ta-t конденсаторы 24 и 26 перезаряжаются токами ig и iio (фиг. 2 в) через отпертые вентили. Перезаряд емкости 24 происходит по контуру, включающему вентили 8 и 17 индуктивности 23 и Ilj связь 35 и обмотку фазы 29 трансформатора 28. Перезаряд емкости 26 происходит по контуру, включающему вентили 10 и 17, индуктивности 25 и 13 и o6MOtKy фазы 29 трансформатора 28. Токи ig, iio перезаряда конденсаторов имеют синусоидальную форму. Требуемая величина /ГОКОВ и частота обеспечиваются соответствующим выбором параметров колебательных контуров перезаряда. Напряж.ения конденсаторов 24, 26 также имеют синусоидальную форму и прикладываются соответственно к запертым вентилям 7 и 9 (U, Ug фиг. 2 б) сначала в обратном направлении на интервале t:-t, а затем - в прямом на интервале tj -1|. В момент t4 напряжения на емкостях 26 и 24 достигают снова амплитудного значения при полярности плюс справа , а минус - слева, токи ig, ii о достигают нулевого значения и вентили 8, 10, 17 закрываются. При этом импульсами управления снова отпираются вентили 7, 9, 16. На интервале t4-te емкости 24, 26 снова перезаряжаются токами i и ig по указанным вьдне контурам через отпертые вентили. При этом токи i7, is, имеющие синусоидальную форму (фиг. 2 а) протекают по испьгтываемым вентилям 7, 9, а синусоидальное напря жение Us и Uio прикладываются к запер- ;ым испытываемым, вентилям 8, 10 сначала в обратном направлении (интервал t4-ts фиг. 2 г), затем в прямом (интервал is-te фиг. 2 г).

Интервал tz-te включает один период протекания испытательного тока и п риЛожения испьп; тельного напряже яня.

В момент is снова отпираются вентили 8, 10, 16 и процесс повторяется йналогично тому, как он проходил на интервале it - te.

При изменении потенциалов фаз трансформатора 28 на обратные импульсами управления вместо вентилей 16 и 17 будут отпираться вентили 15 и 18, а работа вентилей 7-10 будет происходить также, как было описано выще.

Поддержание незатухающих колебательных процессов в контурах перезарядки ейкости 24 и 26 обеспечиваются за счет энергии, поступающей от трансформатора питания 28 и идущей на покрытие активных потерь в колебательных контурах.

При испытании вентилей в нагрузочном режиме с промышленной частотой 50 Гц устройство работает следующим образом. Пусть на интервале ti-tz (фиг. 3 а) потенциал фазы 30 положительный, а фазы 29 отрицательный. Вентили 7, 9, 15 открыты н через них, индуктивности 11 и 13 и связь 35 протекают токи i, ig (фиг. 3 б) за счет энергии, накопленной в индуктивностях 11 и 13 в предшествующий полупериод питающего напряжения. Емкости 24 и 26 заряжены плюс слева, и минус - справа и их напряжение, равное требуемой величине Ug и Uio (фиг. 3 д), приложена в направлении к закрытым вёнтилям 8 и 10.

В момент tz управляющими импульсами отпираются вентили 8, 10 и 16 и под действием емкости 24 и 26 токи переводятся с вентилей 7 и 9 на вентили 8 и 10 с требуемой скоростью изменения dl/d t (фиг. 36, г).

На интервале tj-14 напряжения U, Us емкостей 24 и 26, приложены к вентилям 7, 9 в,обратном направлении (фиг. 3 в), что обеспечивает восстановление их унравляющих свойств. При этом конденсаторы перезаряжаются за счет энергии, накопленной в индуктивнястях II и 13.

На интервале 14-Ь напряжение емкоети прикладывается к вентилям 7 и 9 в прямом направлении и возврастает с требуемой скоростью du./dt до требуемой величины (фиг. 3 в). НапряжениеUr и Us приложено к вентилям до момента I При этом на емкостях 24 и 26 плюс справа, а минус - слева.

На интервале ta-ts через открытые вентили 8 и 10 протекают токи, равные сумме токов соответственно индуктивностей 11 и 13 перезаряжающих конденсаторы 24, 26 и индуктивности 12, 14, токи, через которые и через вентиль 16 определяются индуктивностями 12 и 14.

На интервале ts-t через вентили 8 и 10 протекают токи ig, iiо, определяемые

индуктивностями 12 и 14, вентиль 15 закрыт, а по связи 36 протекает ток ЬоВ момент i, когда потенциал фазы 30 отрицательный, а 29 - положительный, управляющими импульсами вновь отпираются вентили 7 и 9 и вентиль 15 и под действием емкости 24 и 26 токи переводятся с вентилей 8 и 10 на вентили 7 и 9 с требуемой скоростью изменения (фиг. 36, г). Описанный выще процесс повторяется и при этом конденсаторы 24 и 26 перезаряжаются и их напряжения требуемой формы на интервале te-tu прикладываются к вентилям 8 и 10, а ток через вентили 7 и 9 протекает-на интервале ij-tizЗатем в момент tis вновь отпирают вентили 8 и 10 и отпирают вентиль 16 и цикл работы, описанной на интервале tz - ti2i, повторяется. Вторые вентили ветвей 15, 16 и 18 отпираются в соответствии с полярностью фаз 29 и 30.

Таким образом, объединение работающих сиифазносхемиых ячеек устройства путем соединения общих точек накопительных иидуктивностей и вторых вентилей ветвей ячеек с двумя связями позволяет расширить диапазон режимов испытаний и проводить наряду с нагрузочными испытаниями вентилей при промышленной частоте 50 Гц. также ,и испытания при значениях частот до 500Гц и выще путем пропускания синусоидального тока и приложения к вентилям обратного и прямого напряжения. При этом устройство имеет наиболее простую схему, наименьшие габариты и массу по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

Устройство для испытаний полупроводниковых вентилей, содержащее трансфор.матор, схемные ячейки, каждая из которых имеет две параллельные ветви из соединенных последовательно первого вентиля, накопительной индуктивности и второго вентиля, общие точки первого вентиля и накопительной индуктивности обеих ветвей ячейки соединены через емкость и ограничительную индуктивность, начала ветвей соединены с нулевой точкой трансформатора, а концы - с его фазными выводами, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона режимов испытаний, общие точки накопительных индуктивностей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам и подключенных к разны.м фазам трансформатора, соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

7V

..-у-,J

661438

79 1о

ТГ71

hrj ч i

зг

3«

)

У

U(Ug)

/7Р

ix

/

i/tff

ffffi.

Фиг.2