Устройство для нагрузочных испытаний полупроводниковых вентилей

ОП ИСАН ИЕИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬС 1 ВУ Союз СоветснинСоцналистицескикРеспублик(4 Б) Дата опубликования описания 27.02,78 М, 1 л сударственный кометовета Мнннстроо ССоо делам нэооретеннни открытнн 1.382.288.8)) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРУЗОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЬВЕНТИЛЕЙ ся к области полупровод 1ной техники и может бытьых испытаний вентильных Из обрепиковой п ние относ бразовате применено для нагрузочнприборов.Известны устройспытаний вентильных престественным электроэнсхемы с искусственнымжимом. т в себя источник испытательного н рых в жения тва 11) для нагрузочных ис.иборов, содержащие схемыергетическим режимом и чная обмотка две лараллельых первого нрпример трансформатор, втори го имеет вывод средней точки, и тви из последовательно соединенн кото ных сти и второгок средней точкевых вентилеи синены через ем вентиля, накопительнои индуктивн вентиля, начала ветвей подключень источника питания, общие точки п накопительных индуктивностей сое кость и ограничительную индуктив ветвей подключены к фазным выв питания,нергетическим релек ность,.а ко дам источщ ж. 15 ща накопительнои индуктивусловия приложения к испьпыбратного напряжения в"течениесго для восстановления их управ елпчина ограничительной индукия обеспечения заданного знастання тока при включении венПри этом велищ ности выбирается из ваемым вентилям о времени, необходим ляющих свойств, а в тивности - из услов и. льс. ов. 20чения скорости на шеи. Известное устро очных испытаниях ескими параметрнство используется при нагру ентилей с высокими динамиами и малым временем выключемеют относительно оборудования и еьОсновным недостатком указанных устроиствявляется то, что при необходимости испытания одновременно большого числа вентилей, топологиясхем и параметры их элементов получаются практически неприемлемыми; не обеспечивается воэмность одновременного испытания вентилей в разлиных независимых режимах; не обеспечивается воможность воспроизведения режимов работы вентлей в преобразователях, таких как широтно-импуные модуляторы, сбрасывающие мосты инверторнапряжения, регуляторы переменного напряженияи т.п.Кроме того, эти устройства ибольшую установленную мощностьзначительные потери мощности. Известно устройство 12 для нагрузочных испы ний полупроводниковых вентилей, содержащее источник питания и схемные ячейки, каждая иэ кото.ния. При этом устройство не имеет отмеченных не.достатков, присущих другим известным устройствамдля нагрузочных испытаний вентилей,Однако при необходимости проведения нагрузочных испытаний силовьгх тиристоров резко увеличиваются масса и габариты устройства и значительновозрастает циркулирующая в схеме мощность, чтоприводит к ухудшению энергетических показателей.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства при испытании вентилей с временем запирания 50 мкс и более и повьпдение энер.гетических показателей,Цель достигается тем, что в предлагаемом уст.ройстве начала. ветвей каждой схемной ячейки подключены к средней точке источника питания черезобщую индуктивность, что позволяет при обеспеченииусловий, необходимых для проведения нагрузочныхиспытаний силовых вентилей, значительно уменьшитьобщую установленную мощность индуктивностей(реакторов) и источника питания, исключить накопдение избыточной энергии в реактивных элементахсхемы, уменьшить емкость конденсаторов в источ.нике 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 отдельные схемные ячейки 1 (фиг, 1), Каждая ячейка имеет одинаковые вет.ви 2 и 3 для пропускания рабочего тока, состоящиеиэ последовательно включенных испьпываемых вентилей 4 и 5 (б и 7) и накопительной иццуктивности8 (9). Концы указанных ветвей соединены с фазами10 и 11 питающего трансформатора 12, а их началасоединены со средней точкой 13 его вторичной обмот.ки через общую индуктивность 14, К вентилям 4 и 6 вточках 15, 16 и 17 подключен источник 18 испытательно.го напряжения, содержащий цепь иэ последовательновключенных конденсатора 19 и ограничительной ин.аодуктивности 20, подключенную к точкам 15 и 16 иобеспечивающую приложение к испьпываемым вентилям прямого и обратного испытательного напряжения, а также конденсатор 21, подключенный с од.ной стороны через индуктивность 22 к точке 17, а с45другой стороны через встречно. параллельно включен.ные пары вентилей 23, 24 и 25, 26 к точкам 15 и 16.Такое подключение конденсатора 21 обеспечиваетвозможность приложения к вентилям 4 и 6 импульсов прямого напряжения с заданной длительностью искоростью нарастания.Описьваемое устройство работает следующимобразом.Пусть на интервале т,- г (фиг. 2 а) потенциал,фазы 10 положительный, а фазы 11 - отрицательньй,Вентили 4 и 5 открыты и по ветви 2 и нндуктивнос.55ти 14 протекает ток 4 (фиг. 2 б, е) за счет электромагнитной энергии, накопленной в индуктнвностях8 и 14 в предшествующий полупериод питающегонапряжения, Конденсатор 19 заряжен "плюс" слева, з11 %1 60минус справа, и его напряжение, равное заданной величине Обпр (фиг. 2 д),приложено в прямом направлении к закрытому вентилю 6. Вентили 7, 23 и25 также закрыты, конденсатор 2 заряжен "плюс"сверху, минус" снизу до напряжения, близкого кОб пр.макс,В момент т 2 управляющим импульсом отпирг.ется вентиль 6. На интервале т 2 - т под действиемконденсатора 19 ток переводится с вентиля 4 навентиль 6 (фиг. 2 б и. г), и вентиль 4 запирается, наинтервале тз - т, происходит колебательный процессперезаряда кбнденсатора 19 по контуру, включающему индуктивности 8, 14 и 20, вентили 5 и 6 и фазу 10 вторичной обмотки трансформатора 12,На интервале тэ - т 4 напряжение О 4 об от конденсатора 19 прикладьвается в обратном направлениик вентилю 4 (фиг, 2 в), что обеспечивает восстановление его управляющих свойств.В момент т 4 ток перезаряда конденсатора 19достигнет максимального значения (фиг. 2 г, е), а на.пряжение, прикладываемое к вентилю 4, становитсяравным нулю. При этом сигналом управления открывается вентиль 23 и к вентилю 4 прикладьвается в прямом направлении напряжение от конденсатора 21,возрастающее на электродах вентиля 4 с заданнойскоростью дО/дт (фиг, 2 в), обеспечиваемой благодаря наличию индуктивности 22.На интервале 14 - т конденсатор 21 разряжается и в момент ткогда его убьвающее напряжениестановится равным возрастающему напряжению кон.денсатора 19 (фиг. 2 в), вентиль 23 закрывается.На интервале т,-т 6 напряжение от конденсатора 19 прикладьвгется в прямом направлении к вентилю 4 (фиг. 2 в).В момент т, когда электромагнитная энергия,запасенная в индуктивности 14 на интервале тэ - т 4,будет возвращена конденсатору 19 (фиг, 2 е) и на.пряжение на нем достигнет заданной величины, им.пульсом управления отпирается вентиль 7, и ток индуктивности 14 начинает протекать по ветви 3, ми.нуя конденсатор 19,На интервале т 6 - т через индуктивности 8 и 20протекает ток, убывающий до нуля и напряжениена конденсаторе 19 продолжает возрастать.В момент т 7 ток в нндуктивностях 8 и 20 об-,рывается и к вентилю 4 прикладьваетсй напряжение конденсатора 19, равное 04 пр (фиг. 2 в).На инвервале т - т 7 от напряжения конденсато.ра 19 через вентиль 24 происходит подэаряд емкости21 До значений, близких к О 4 пр.макс. с полЯРностью"плюс" сверху, а "минус" снизу.На интервале т, - т 9 по ветви 3 и индуктивности14 протекает ток , (фиг. 2 б, е). Конденсатор 19заряжен "плюс" слева, а "минус" справа.Интервал т,-т 9 равен длительности полупериодаработы устройства.В момент т 8 напряжение на шинах 10 и 11 трансформатора 12 меняет полярность (фиг. 2 а), и ток вветви 3 поддерживается за счет электромагнитнойэнергии, накопленной в нндуктивностях 9, 14 на ин.тервале тб-тг.5Вследствие наличия общей индуктивностн 14, величина которой может на порядок и больше превышать величины индукгивности накопительной и огра.ничительной, ток через испытываемые вентили имеетформу, близкую к трапецеидальной (фиг. 2 г).В момент та управляющим импульсом отпирается вентиль 4, и описаншлй процесс повторяется сой разницей, что теперь нагруэочный ток с формой,показанной на фиг 2 б, будет протекать по вентилю4, а напряжете с формой, показанной на фиг. 2 в, бу,дет приложено к закрытому вентилю 6. Указанныйпроцесс будет происходить до тех пор пока посленовой смены полярности на шинах 10, 11 трансформатора 12 вновь не будет открыт вениль 6,Интервал от т, до момента повторного отпира.ния 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 моментов отпирания вентилей 4 и 6 обеспечивается регулирование величин прямого и обратного напрюкенийна вентилях.Поскольку в описываемой схеме имеется возможность выбрать накопительные инлуктивности изусловия, чтобы электромагнитная энергия, накапливающаяся в каждом из них эа один цикл работы,равнялась бы потерям энергии при перезаряде конденсатора источника испытательного напряжения,отсутствует накопление избыточной мощности в реактивных элементах и не требуйся узел сброса ее в питающую сеть для поддержания заданной величиныиспытательного напряжения, что позволяет снизитьмопшость питавшего трансЬдпматора.Формула изобретенияУстройство для нагрузочных испытаний полупро.водчиковых вентилей, содержащее источник питанияи схемные ячейки, каждая нз которых включает всебя источник испытательного напряжения, напримертрансформатор, вторичная обмотка которого имеетвывод средней точки, н две, параллельные ветви иэпоследовательно соединенных первого вентиля, на.копительной индуктивности и второго вентиля, началаветвей подключены к средней точке источника питания,общие точки первых вентилей и накопительных индуктивностей соединены через емкость и ограничительнуюиндуктивность, а концы ветвей подключены к фазным выводам источника питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшевш массы игабаритов устройства при испьпанин вентилей с временем эапнрания 50 мкс и более, повышения энер.гетических показателей, начала ветвей каждой схемной ячейки подключены к средней точке источникапитания через общую индуктивность,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1. Патент КССР У 125321, кл, 21 д 12/034967,2. Авторское свидетельство СССР Иф 436302,кл б 01 В 31/2611972%раж 1112 ИИПИ Государственного комит по делам изобретений 113035, Мосмва, Ж, РаПодписита Совета Министровн открытийушская наб., д. 4/5 ССС филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная