Устройство для защиты полупроводникового инвертора

ООЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИК 119) 111) 32 3(51) Н 02 Н 7 122 ОПИСА Н АВТОВСНО ОБРЕТЕН в П.С;Ройзнбаевститут 25.4(088.8) В.Е.реобразовас. 79"115тво СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(54 (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗА(ЦИТОПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИНВЕРТОРА,; содержащее тиристор защиты, включенныйпоследовательно во входную цепь инвертора.;блок управления и блокпринудительной коммутации тиристоразащиты, о, т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности путем снижения ударных токовв полупроводниковых вентилях приаварийном отключении инвертора,введены шунт, генератор импульсо на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счеаа, при этом входгенератора импульсов соединен с шунтом, включенньм последовательно в силовую цепь тиристора защиты, .выход генератора импульсов соединен с входом счетчика импульсов, а выход последнего подключен к входам блоков управления и принудительной коммутации тиристора защиты,2 устройство по п.1, о т л и ч аю.щ е е с я тем, что счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемым временем счета выполнен в виде .генератора импульсов на одно- Е переходном тиристоре, во времязадаюЮую цепь которого включен ключ;ущав- щ ляемый выходными импульсами генератора на туннельном диоде, а конденса- (тор времязадаюшей цепи шунтирован ре-, зистором с изменяемой величиной со- Я противления.Изобретение относится к электротехнике и может быть применено длябезаварийного отключения полупроводникового инвертора при срыве инверти-.рования или в случае возникновениявнутренних коротких замыканий, 5Известно устройство для защитыполупроводниковых преобразователей,содержащее узел принудительной коммутации Г 1 3Это устройство не обладает достаточно высокой надежностью.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяусТройство для защиты полупроводникового инвертора, содержащее тиристор 5защиты, включенный последовательново входную цепь инвертора, блокуправления и блок принудительной коммутации тиристора защиты .2 1.Недостатком известного устройстваявляется большая величина ударныхтоков при срывах инвертирования.Это обусловлено тем, что при работес датчиком аварийного тока, подающим сигнал аварийного отключения насрабатывание узла принудительнойкоммутации, установлЕнное значениетока отклонения должно в несколькораз превышать номинальные значения,чтобы предупредить ложные срабатывания при кратковременных измене- ЗОниях напряжения питающей сети,режима инвертора, действии случай"ных помех. Поэтому процесс срабатывания узла принудительной коммутации начинается при больших значениях аварийных токов, что приводитк значительному увеличению ударныхтоков в.полупроводниковых приборахс последующим выходом их из строя.Пель изобретения - повышение на(дежности путем снижЕния ударныхтоков в полупроводниковых вентиляхпри аварийном отключении инвертора.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство.для защитыполупроводникового инвертора, со,держащее тиристор защиты, включенный последовательно во входную цепьинвертора, блок управления и%блок принудительной хоммутации тиристрра защиты, введены шунт, генератор импульсов на туннельном диоде и счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемымвременем счета, при этом вход генератора импульсов соединен с шунтом, включенньщпоследовательно всиловую цепь тиристора защиты, выходгенератора импульсов соединен с входом счетчика импульсов, а выходпоследнего подключен к входам блоков 60управления и принудительной коммутации тиристора защиты.Причем счетчик импульсов на изменяемое число импульсов с регулируемымвременем счета может быть выполнен в виде генератора импульсов на однопереходном транзисторе, во времязадающую цепь которого включен ключ,управляемый выходными импульсами генератора на туннельном диоде, а конденсатор времязадающей цепи шунтирован резистором с изменяемой величиной сопротивления.На фиг.1 показан пример конкретного выполнения устройства для защитыполупроводникового инвертора; нафиг.2 - диаграммы, поясняющие принцип действия устройства; на фиг,3вариант конкретного выполнения счетчика на генераторе с однопереходньытранзистором; на фиг.4 - диаграммы,поясняющие работу счетчика.Устройство (фиг.1) содержит последовательно соединенные тиристор 1защиты с шунтом 2, которые включаютсяв разрыв цепи питания инвертора постоянным током.К зажимам шунта 2 подключается генератор на туннельнсмдиоде 3, который включен черезвходной (,СР-фильтр , из дросселей4 и 5 резисторов 6-8 и конденсатора9 и ограничитель напряжения - кремниевый диод 10. Указанная цепьслужит для обеспечения помехоустойчивости (фильтр ( СР) и для предохранения диода 3 от превышения напряжения (более 1 В) при протекании токакороткого замыкания по шунту 2,Генератор состоит иэ туннельногодиода 3, дросселей 11, 12 и резистора13 и связан с входом счетчика 14через трансформатор 15 гальваническойразвязки, Выход счетчика подключенк входам блока 16 управления тиристором защиты и узла 17 принудительной коммутации,Схема работает следующим образом.При превышении током в шунте 2 установленного значения напряжение снимаемого с зажимов шунта становится достаточным для работы генератора на туннельном диоде, при этом на выходе трансформатора 15 появляются импульсы Ою,поступающие на вход счетчика 14,По истечении времени, когда на еговход поступит установленное числой импульсов, счетчик 14 подает сигналва снятие блоком 16 управления стиристора 1 и на срабатывание блока17 принудительной коммутации.Кривые, поясняющие работу схемыв трех различных случаях, изображенына фиг.2. На фиг.2 а показано отключение при коротком замыкании илисрыве инвертирования. Начиная с момента 10 короткого замыкания ток 3в цепи постоянного тока начинаетрезко возрастать. В момент 1 достижения порогового значения 3 начинает работать генератор на туннельном диоде и счетчик 14, В момент 12поступления на вход счетчика М-гоимпульса он выдает импульс на сраба-"тывание узла коммутации и тиристор 1 отключает инвертор от питающей сети. Значение тока Эд может превышать номинальное значение тока Зн на 10-20, при этом ложного срабатывания не происходит,но значение 32 др меньше, чем в случае максимальной токовой защиты, когдапороговое значение ток Э должно превышать номинальное значение Э тока внесколько раэ.Из диаграммы также видно, что время срабатывания системы зависит от уровня отключаемых токов.- чем , быстрее возрастает аварийный ток, тем быстрей происходит срабатывание. Схема предохраняет также проеобразо ватель от длительных перегрузок(фиг.2 ). Во всех случаях отключения системы термическое действиеф 2ударного тока 3 2. остаетсяФфонеизменным, и в случае правильного выбора числа М будет всегда ниже паспортных значений,для полупроводниковых преборов.На фиг.2 в показаны кривые, поясняющие работу схемы,при кратковременных допустимых перегрузках, при этом отключение не происходит, посколь"ку число импульсов л , поступившихна вход счетчика, меньше установленного значения М . Причем для предотвращения срабатывания от нескольких кратковременных допустимых перегрузок устанавливается время счета счетчика, по истечении которого состояние счетчика сбрасывает ся в нуль.На фиг,3 показан вариант конкретного выполнения счетчика на генератое с однопереходным транзистором1 на изменяемое число импульсов Ми регулируемое время счета. Во времязада:щую цепь генератора иэ переменного резистора 2 и конденсатора. 3 включен транзистор 4, на базу которого поступают импульсы О с генератора на туннельном диоде черезтрансформатор. Конденсатор 3 шунтирован переменным резистором 5.Режим однопереходного транзистор: 1задают резисторы 6 и 7,При наличии вхОдных импульсов10 транзистор 4 во время протекания каждого иэ них входитв режим насыщения и подключает времяэадающуюцепь к источнику питания,при этомнапряжение на конденсаторе О15 возрас."гает. По окойчании импульсаЪэто напряжение остается неизменнымдо прихода следукщего. Количествоступенек приращения напряжения Оопределяется величиной ступеньки3йО, которая регулируется резистором 2, а также порогом срабатываниягенератора, который зависит лишьот свойств транзистора 1 и резисторов 6 и 7.Таким образом, число ступенек 8до появления выходного импульсаО можно регулировать резистором2. Если число входных импульсов мень"ше 8, то импульс 0 не Формируется,а по истечении времени ЗР С конден2 3сатор 3 разрядится, сбрасывая сос.тояние счетчика в исходное, такимобразом время счета регулируется ре"зистором 2. 35Использование устройства позволя-.ет повысить надежность эа счетснижения ударных токов, протекающих,в полупроводниковых вентилях прикоротком замыкании или срывеинвертирования на 80-120, а также предотвратить отключение преобразователяпри кратковременных допустимых пе"регруэках, что особенно важно внепрерывных длительных технологичес ких процессах, кроме того,предохранить преобразователь от длительнойопасной перегрузки без сверхтоков.,4 Состави льактор И,Ковальчук Техред С.И Корректор И.Эрдейи те г.ужгород, ул.Проектная,те иал ПП Заказ 774151 ВНИИПИ по де 113035, Тираж 617 Государственного к ам изобретений и о осква, Ж, Раушс Подписитета СССРытийнаб., д.4/5