Устройство для испытаний полупроводниковых вентилей

ОП ИСАНИЕ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 16.05.77 (21) 2485893/18-25 1) М.Кл, б 01 К 31/2 и-с присоединением з тввнный кюететСССРм нэоорвтвннйоткрытнй осудвр 23) Приорите но публиковано 05,0 3) УДК 621.382 .2 (088.8) Бюллетень1 та опубликования описания 15.05,7(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ лее простое устний полупроводащее трансфордая из которых тви из соединенго вентиля, наИзвестно значитеройство для нагрузкиниковых вентилей,матор, схемные ячейимеет две параллельн ых последовательн ьно бо испыт одерж и, каж ные веперв 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 11. Однако конструктивная реализация устройства является достаточно слож- ной копительнои 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 позволяет проводить на грузочные испытания вентилей при частотепитающей 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 расширениедиапазона режимов испытаний вентилей.Указанная цель достигается тем, что общие точки накопительных индуктивность ей и вторых вентилей ветвей, принадлежащих разным ячейкам блока и подключенных к разным фазам трансформатора, соединены между собой.В устройстве ограничительные индуктивности, наряду с ограничением скорости нарастания тока при коммутации, обеспечивает ограничение амплитуды аварийного тока при повреждении одного из первых вентилей ветвей. Накопительные индуктивности, наряду с накоплением энергии, необходимой для поддержания заданного уровня испытательного напряжения на конденсаторах, обеспечивают равномерное деление тока между испытываемыми вентилями разных ячеек блока и йсключают 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 уравнительных токов следует стремиться к заданию режимов таким образом, чтобы имело место минимальное расхождение по величине испытательных токов и напряжений в ячейках.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 режимеУстройство (фиг. 1) содержит схемные ячейки 1 и 2. Схемные ячейки имеют по две параллельные ветви 3, 4; 5; 6, Каждая ветвь содержит, соответственно, по одному первому вентилю 7, 8, 9, 1 О и по одной накопительной индуктивности - 11, 12, 13, 14 и по одному второму вентилю - 15,6, 17, 18, В ячейках между точками 19, 20, 21, 22, являющимися общими для первых вентилей и накопительных индуктивности ветвей, включены соединенныс последовательно 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, 36При испытаниях вентилей с фазнрми частотами до 500 Гц и выше путем пропускания синусоидального тока и приложения об.- ратного и прямого напряжения устройство (фиг. 1) работает следующим образом,Пусть, например, частота испытательныхтоков и напряжений больше частоты питающего напряжения, на интервале б - 1 о .в ,. в .:-,-(фиг. 2 д) потенциал фазы 29 трансформатора 28 отрицательный, а фазы 30 - положительный и открыты вентили 7 9, 16. При этом ток 1, (фиг. 2 а) ячейки 1 протекает по контуру, включающему испытываемый вентиль 7, индуктивности 23 и 12, емкость 24, вентиль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28. Ток 9 ячейки 2 протекает по контуру, включающему испытываемый вентиль 9, индуктивности 25 и 14, емкость 26, связь 36, вентиль 16 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.Протекание тока на интервале ф 1 - тг вобоих контурах обеспечивается за счет энер О гии, накопленной в индуктивностях контуров предшествующую часть периода испытательного напряжения.Напряжение на конденсаторах 24 и 26,заряжающихся протекающими токами 7 и 15с полярностью плюс слева а минус)справа, прикладывается к запертым испытываемым вентилям 8 и 10. (1 г ио фиг. 2 г) в прямом направлении.В момент 1 г напряжения на конденсаторах 24 и 26 достигает амплитудного значения Чр, равного требуемой величине испытательного напряжения, токи 7 и 1 дости гают нулевого значения и вентили 7, 9 и 16 закрываются. При этом импульсами управления отпираются вентили 8, 1 О и 17.На интервале (г - 14 конденсаторы 24 и 25 26 перезаряжаются токами 8 и 1 о (фиг. 2 в)через отпертые вентили. Перезаряд емкости 24 происходит по контуру, включающему вентили 8 и 17 индуктивности 23 и 11; связь 35 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.Перезаряд емкости 26 происходит по контуру, включающему вентили 10 и 17, индуктивности 25 и 13 и обмотку фазы 29 трансформатора 28.Токи 8, 1 о перезаряда конденсаторовимеют синусоидальную форму. Требуемая величина токов и частота обеспечиваются соответствующим выбором параметров колебательных контуров перезаряда.Напряжения конденсаторов 24, 26 такжеимеют синусоидальную форму и прикладываются соответственно к запертым венти О лям 7 и 9 (1.1 э фиг. 2 б) сначала вобратном направлении на интервале- 1, а затем - в прямом на интервале 1, - 1,В момент 1 напряжения на емкостях26 и 24 достигают снова амплитудного значения при полярности плюс справа, а минус - слева, токи 8,о достигают нулевого значения и вентили 8, 1 О, 17 закрываются.При этом импульсами управления снова отпираются вентили 7, 9, 16.На интервале т 4. - (о емкости 24, 26 сноваперезаряжаются токами у и д по указанным выше контурам через отпертые вентили, При этом токи ь 7, э, имеющие синусоидальную форму (фиг. 2 а) протекают по испытываемым вентилям 7, 9, а синусоидальное напряжение 18 и 1.о прикладываются к запертым испытываемым вентилям 8, 10 сначала в обратном направлении (интервал 1, - 1 фиг. 2 г), затем в прямом (интервал Ь - 1 о фиг. 2 г).Интервал 1 г - 14 включает один периодпротекания испытательного тока и приложения испьп Лтельного напряжеия.В момент 14 снова отпираются вентили8, 10, 16 и процесс повторяется аналогично тому, как оц проходил ца интервале 1 г -1.При изменении потенциалов фаз трансформатора 28 на обратные импульсами управления вместо вентилей 6 и 17 будут отпираться вентили 15 и 18, а работа вентилей 7 - 10 будет происходить также, как было описано выше.Поддержание незатухающих колебательных процессов в контурах перезарядки емкости 24 и 26 обеспечиваются за счет энергии, поступаю 1 цей от трансформатора питания 28 и идущей на покрытие активных потер 1 ь в колебательных контурах.При испытании вентилей в нагрузочномрежиме с промышленной частотой 50 Гцустройство работает следующим образом. 20Пусть на интервале 1 - 1 г (фиг. 3 а) потенциал фазы 30 положительный, а фазы29 отрицательный. Вентили 7, 9, 15 открыты и через них, индуктивности 11 и 13 исвязь 35 протекают токи 7, гв (фиг. 3 б)за счет энергии, накопленной в индуктивностях 11 и 13 в предшествующий полупериод питающего напряжения. Емкости 24и 26 заряжены плюс слева, и минус - справа и их напряжение, равное требуемой величине )г и 0 о (фиг, 3 д), приложена впряМом направлении к закрытым вентилям308 и 1 О.В момент 1 г управляющими импульсами отпираются вентили 8, 10 и 16 и поддействием емкости 24 и 26 токи переводятся с вентилей 7 и 9 ца вентили 8 и 10 с З 5требуемой скоростью изменения с)Я(фиг. 3 б, г),На интервале 14 - 1 напряжения (1;,емкостей 24 и 26, приложены к вентилям 7, 9 в,обратном направлении (фиг. 3 в),что обеспечивает восстановление их управляющих свойств. При этом конденсаторыперезаряжаются за счет энергии, накопленной в индуктивнястях 11 и 13.На интервале 14 - 1 г напряжение емкости прикладывается к вентилям 7 и 9 в пря 45мом направлении и возврастает с требуемойскоростью си/с 1 до требуемой величины(фиг, 3 в). Напряжениет и 1.9 приложено к вентилям до момента 1. При этом наемкостях 24 и 26 плюс справа, а минус -слева. 50На интервале 1 г - 1 в через открытые вентили 8 и 10 протекают токи, равные сумметоков соответственно индуктивностей 11 и 13перезаряжающих конденсаторы 24, 26 и индуктивности 12, 14, токи, через которые ичерез вентиль 16 определяются индуктивностями 12 и 14,На интервале 1 г - 1 г через вентили 8 и10 протекают токи 1 в, 11 о, определяемые индуктивностями 12 и 14, вентиль 15 закрыт, а по связи 36 протекает ток 1.В момент 1 когда потенциал фазы 30 отрицательный, а 29 - положительный, управляющими импульсами вновь отпираются вецтили 7 ц 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. 3 б, г). Описанный выше процесс повторяется и при этом конденсаторы 24 и 26 перезаряжаются и их напряжения требуемой формы на интервале 1 в - 1,г прикладываются к вентилям 8 и 10, а ток через вентили 7 и 9 протекает на интервале 17 - 1 г.Затем в момент 1 вновь отпирают вентили 8 и 10 и отпирают вентиль 16 и цикл работы, описанной на интервале 1 г - 1 г, повторяется. Вторые вентили ветвей 15, 16 и 18 отпираются в соответствии с полярностью фаз 29 и 30.Танц и образом, об ьедицецне работаюцць сццфазцосхсмцых ячеек устройства путем соединения общих точек накопительныхых ицдуктивностей 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 50 ОГц и выше путем пропускания синусоидального тока и приложения к вентилям обратного и прямого напряжения, При этом устройство имеет наиболее простую схему, наименьшие гаоариты и массу по сравнению с известными устройствами. Фор,мула изобретенияУстройство для испытаний пол проводциковых вентилей, содержащее трансформатор, 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 разным фазам трансформатора, соединены между собой.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Заявка2375232/25, кл, Й 01 К 31/26, 24.06.76., по которой принято положительное решение о выдаче аВторского свидетельства.2. Авторское свидетельство СССР436302, кл. б 01 К 31/26, 18.08.72.661438 и игю 1 Риг.3 Составитель В. Нехред О. Луговаяираж 1089 ов И Госуд аделам иМосква,Патент рственного комитет зэбретений и откры Ж - 35, Раушская на