Способ регулирования потока охлаждающей среды полупроводникового преобразователя

.ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз СфветскикСоцналистнческикРеспублик оц 995069(23) Р риоритет Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М 5 ве аелам нзебретеей и впрмтий(53) УДК 621; .316.925 (088.8) Дата опубликбвания описания 07,02.83 ру раектротехнический завод им. М. И. Калинина и Уй ик" Московской ордена Ленина железной дороги ител РОВАНИЯ ПОТОКА:ОХЛАЖДА ДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВА 4) СПОСОБ РЕГУЛ ПОЛУПРОИ СРЕД близким к изобрет регулирования п ды (воздуха) полуп Изобретение относится к электропреобразовательной полупроводниковой технике, а точнее к способам управления вентиляторами силовых полупроводниковых преобразователей, работающих в условиях повторно-кратковременных нагру зок.Известны способы управления вентиляторами, при которых вентилятор включен всегда, когда включен преобразователь, независимо от токовой нагрузки последнего 1.Однако при этом получается значитель ный расход воздуха на вентилящпо преобразователя, так как большинство преобразовательных установок (тяговые длн метро и железных дорог, для прокатных станов и т.д.) лишь 20-25% всего времени работают с номинальной нагруз- кой, а мощность вентиляторов значительна (20-50 кВт).Наиболее ению является способ отока охлаждающей сре ровод 2пикового преобразователя, при которомизмеряют токовую нагрузку преобразовьтеля, сравнивают ее с уставкой и в случае превышения последней подают потокохлаждающей среды . (включают вентищьцию), а при снижении токовой нагрузкиниже уставки прекращают подачу потокаохлаждающей среды (вьццпочают вентищ- щпо) 12Недостатком такого способа является ото, что при отключении вейтиляции послевыключения максимально допустимой токовой нагрузки преобразователь остаетсяперегреться в течение длительного времени. При включении же сравнительнонебольшой токовой нагрузки нет необутодимости в немедленном включении вентиляции, так как это приводит к излишнему расходу энергии.При отключении вентиляции в мсэюентсброса предельной токовой нагрузки температура элементов преобразователя ещев течение длительного времейи (53.5 мин) остается на предельно допустимом3 МВОЙО фПолупроводниковый преобразователь1 посредством шин 2 подключен к источнику электропитания 3, а при помощишин 4 - к нагрузке 5. Для принудительнойвентиляции преобразователя 1 в процессе его работы предусмотрен вентилятор6 с электродвигателем 7, подключеннымк сети электропитания посредством контактора 8,Для управления электродвигателемвентилятора, т,е. для его включения иотключения, предусмотрена цепь управления, которая содержит датчик тока 9,выполненный, например, на базе 3-фазного трансформатора тока. Его выходыподключены к выпрямителю 10, нагруженнному на низкоомный резистор 11. Ототпайки последнего получает сигналблок 12 переменной задержки времени,выходные клеммы которого подключенык пороговому элементу 13, от которогополучает питание обмотка 14 контактора 8.Блок 12 содержит две цепочки за,держки времени, которые включают со,ответственно.резисторы 15 и 16, а такжеобщий конденсатор 17 и диод 18.На фиг. 2 кривая 19 - кривая мгновенного значения токовой нагрузки преобразователя; кривая 20 - кривая мгновенного значения напряжения на входепорогового элемента 13; кривая 21 диаграмма работы вентилятора 6; кривая 22 - кривая изменения темпЬратурыпреобразователя.Способ осуществляется следующимобразом,Если токовая нагрузка преобраэователя 1 меньше пороговой величины. соответствующей уставке О порогового элемента 13, то обмотка 14 обесточена,и контакты 8 выключены. Вентилятор 61не работает. уровне, что существенно снижает долговечность силовых полупроводников и особенно изоляции. Этот. фактор являетсясущественным для преобразователей с повторно-кратковременным режимом работы,например для выпрямителей тяговых подстанций.Если вентиляция откшочается сразуже при сбросе максимальной нагрузкипреобразователя, то при последующем 16воздействии предельной нагрузки вновьвыделяющееся тепло аккумулируется в на-,гретом от предыдущего цикла нагрузкипреобразователе, повышая его температуру сверх нормы. Если к тому же венти зляция включается с задержкой по отношению к моменту наброса нагрузки, тов повторно-кратковременных режимах с,высокой кратностью перегрузок наблюдается перегрев. 26Если после режима предельной токовой нагрузки следует режим небольшойнагрузки, при которой преобразовательможет работать с естественной вентиляцией, то при отключении вентиляции 2преобразователь длительное время (до20-30 мщ) находится в перегретомсостоянии, так как переход к новомуустановившемуся тепловому режиму происходит замедленно. При этом возмож- Зно также и превышение предельной температуры вентилей,Целью изобретения является снижениепотерь энергии.и повышение ресурса полупроводникового преобразователя.35 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования потока охлаждающей среды полупроводникового преобразователя, при котором измеряют токовую нагрузку преобразователя,46 сравнивают ее с уставкой и в случае превышения последней подают охлаждаюшую среду, а при снижении токовой нагрузки ниже уставки прекращают подачу охлаждающей среды, подают и прекращают45 подачу охлаждающей среды с задержкой времени по отношению к моменту совпадения токовой нагрузки преобразователя с уставкой, причем при подаче охлаждаюж , щей среды задержка времени обратно 56 пропорциональна, а при прекращении по-.дачи прямо пропорциональна токовой нагрузке преобразователя до момента совпадения.На фиг. 1 представлена схема уст- фф ройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграмма ра боты устройства. При появлении токовой нагрузки преобразователя 1, при которой должен включаться вентилятор 6, сигнал с датчика тока 9 поступает на блок 12 через выпрямитель 10 и резистор 11. Начинается заряд конденсатора 17 через резистор 15. Время заряда до напряжения, соответствующего уставке (, примерно обратно пропорционально величине токовой нагрузки преобразователя 1, замеряемой датчиком 9. При срабатываяии порогового элемента 13 включается обмотка 14 контактора 8, и последний включает вентилятор 6. Таким образом, включение5 0080 вентилятора обеспечивается с задержкой времени Гк, которая примерно обраъно пропорциональна токовой нагрузке преобразователя 1, как это показано на фиг. 2. 5На фиг. 2 показана ъаже задержка С , которая получается при сбросе токовой нагрузки ниже уровня д . Эта задержка обьясняется тем., что конденса тор 17 после отключения токовой нцруз 16 ки йреобразователя 1 разряжается через резистор 16. Время разряда до уровня К и есть задержкамикоторая при мернопропорциональна токовой нагрузке.За это время вентилятор успевает охла дить преобразователь, подготовив его для приема следующего импульса токовой - нагрузки.Экспериментальная проверка способа была выполнена на диодных выпрямите о лях мощностью до 12 МВт на тяговых подстанциях Московской железной дороГие Опытным путем установлено что после работы с часовым током нужна задержка выключения вентиляции 25 с, 25 после 1,5-чж:оного тока - 55 с, после двойного часового тока - 115 с, после трехкратного часового тока - 170 с.Такие задернаи реализованы в опытных образцах выпрямителей производства зе Таллинского электротехнического завода.При этом время воэдейсцвия максимальной температуры на вентили сократилось на 21% по сравнению с известным спосоМ 6бом регулирования вентаитора (без за- держки)Формула изобретения1 Способ регулирования потока охлаждающей среды полупроводникового преобразователя, при кагором измеряют токо вую нагрузку преобразователя, сравиивают ее с удавкой и в случае превькценияпоследней подают охлаждающую средуа при снижении токовой нагрузки нижеусюавки прекращают подачу охлаждашпейсреды, отличающийсятем,что, с пежю снижения потерь энергиии повышения ресурса преобразователя,подают и прекращают подачу охлаждающей среды с задержкой времени по отношению к моменту совпадении токовойнагрузки преобразователя с уставкой,причем при подаче охлаждающей средызадержка времени обратно пропорциональна, а при прекращении подачи пр":мо пропорциональна токовой нагрузке преобразователя до момента совпадения.Источники информации,принятые во внимание, при экспертизе1. Иванов В. И. Системы охлажденияых преобразователейУсЧюйств электрическрй тяги, М1978, с, 138-142,2. Соколов С. Д. и др. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций. М., 1979, с. 198./ Ж ПП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили Тираж ИПИ Госуда по делам 035, МоскваПодписноеого комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д