Устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ, содержащее датчик тепловой перегрузки и исполнительньй элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности тепловой загщты и расширения функциональных возможностей, в него введены датчик тока, преобраэователь перемен ного тока в Лостоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока, ДИ)фференциальный усилитель и компаратор, причем датчик тепловой перегрузки предназначен для подключе ния параллельно вентилю, выход датчика тока подключен к входу преобразователя , выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вьпсодом датчика тепловой перегрузки, а выход - с одним входом компаратора, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а выход - с входом исполнительного элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что,датчик тепловой перегрузки содержит компаратор , ключ, усилитель и интегратор, причем один вход компаратора является входом датчика, другой вход соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, подключенного выходом к входу усилителя, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого является выходом датчика тепловой перегрузки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4 (51) Н 02 Н 7/10

OBHGAHHE HSO6PETEHH$ " и АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fi0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Of ÍÐÛÒÈÉ (21) 3641239/24-07 (22) 12.09.83 (46) 23.01.85. Бюл. Р 3 (72) Л.Й.Гитман (53) 621. 314. 572 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 864421, кп. Н 02 Н 7/10, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

В 868916, кл. Н 02 Н 7/10, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЛОВОЙ

ЗАЩИТЫ ПОЛУЛРОВОДНИКОВ 1Х ВЕНТИЛЕЙ, содержащее датчик тепловой перегруз. ки и исполнительный элемент, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности тепловой защиты и расширения функциональных возможностей, в него введены датчик тока, преобразователь переменного тока в Постоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока, дифференциальный усилитель и компаратор, причем датчик тепловой перегрузки предназначен для подключения параллельно вентилю, выход датчика тока подключен к входу преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом датчика тепловой перегрузки, а выход — с одним входом компаратора, другой вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а выход — с входом исполнительного элемента.

2, Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что,датчик тепловой перегрузки содержит компаратор, ключ, усилитель и интегратор, причем один вход компаратора являет- Е

И ся входом датчика, другой вход соединен с выводом для подключения ис— точника опорного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, подключенного выходом с к входу усилителя, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого является выходом датчика тепловой перегрузки.

1136248

35

Изобретение относится к системам управления и защиты полупроводниковых преобразователей, преимущественно к устройствам предназначенным для тепловой защиты силовых полупроводниковых приборов — диодов, тиристоров,.симисторов и т.д.

Известно устройство для тепловой защиты преобразователя, содержащее датчик тепловой перегрузки вентилей преобразователя, выполненный в виде двухступенчатого ртутного термоконтактора, и исполнительное устройство, выполненное в виде транзисторного реле и основного электромагнитного реле, включенного в анодную цепь тиристора и .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения температуры вентилей вследствие контактного метода ее измерения ртутным термоконтактором в одной точке.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей, содержащее пороговые элементы, выполненные в виде динисторов и делителей напряжения, выполненных в виде последовательно соединенных потенциометров и термореэисторов, являющиеся датчиками тепловой перегрузки, и исполнительный элемент (? .

Один из терморезисторов находит.— ся в тепловом контакте с основанием корпуса вентиля, а другой — в таком же контакте с силовым выводом вентиля. При достижении значения температуры заданной величины.происходит переключение динйстора, что приводит к включению выходного реле, являющегося исполнительным элементом, контакты которого заведены в схему защиты и сигнализации.

Недостатки известного устройства — необходимость размещения терморезисторов на корпусе силового вентиля, отсутствие контроля величины тока, протекающего через контролируемый вентиль, влияние условий охлаждения вентиля на момент выдачи сигнала о достижении предельной тем пературы.

Цель изобретения — повышение эффективности тепловой защиты вентилей преобразователей и расширение функциональных возможностей устройства путем исключения влияния на вы5

45 ходной сигнал устройства места размещения и конструкции температурных датчиков, условий охлаждения вентиля и введении зависимости выходного сигнала устройства температурной защиты от тока через контролируемый вентиль. Таким образом, цель изобретения состоит в повышении эффективности устройств тепловой защиты и расширении их функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты полупроводниковых вентилей, содержащее датчик тепловой нагрузки и исполнительный элемент, введены датчик тока, преобразователь переменного тока в постоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока, дифференциальный усилитель и компаратор, причем датчик тепловой перегрузки предназначен для подключения параллельно вентилю, выход датчика тока подключен-к входу преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу дифферен- циального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом датчика тепловой перегрузки, а выход — с одним входом компаратора,. другой вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а выход — с входом исполнительного элемента.

Кроме того, датчик тепловой перегрузки содержит компаратор, ключ, усилитель и интегратор, причем один вход компаратора является входом датчика, другой вход соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу ключа, подключенного выходом к входу усилителя, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого является выходом датчика тепловой перегрузки. !

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для тепловой защиты вентилей многофаэного преобразователя 1 содержит установленный в соответствующей шине питания датчик 2 тока; выход которого присоединен к входу преобразователя З.переменного тока в постоянный, пропорциональный среднему значению переменного тока.

3 1136248 4

Выход датчика 4 тепловой перегрузки чтобы надежно селектировать состояподключен к неинвертирующему входу ние вентиля 17. При запертом вентидифференциального усилителя 5, к ин- ле 17 выходное напряжение компаравертирующему входу которого подклю- тора отпирает транзистор 13 и вход чен выход преобразователя 3. Выход 5 усилителя 15 оказывается потенциальусилителя 5 подключен к одному входу но эакорочен. Когда вентиль 17 откомпаратора б, другой вход которого пирается, транзистор 13 запирается подключен к выводу 7 для подключения выходным напряжениеи компаратора и источника опорного напряжения. Выход вход усилителя 15 оказывается подкомпаратора 6 подключен к входу 10 ключен к вентилю 17 через резистор исполнительного элемента 8. 14. Диод 12 предотвращает попадание

Датчик 4 тепловой перегрузки со- обратного напряжения на усилитель держит первый резистор 9, стабилит- 15 при коммутациях вентиля 17. Выход рон 10, коипаратор 11, диод 12, ключ усилителя 15 соединен с входом .ин13 на транзисторе, второй резистор f5 тегратора 16, на выходе которого фор14, линейный усилитель 15, интегра- иируется сигнал постоянного тока, тор 16. пропорциональный величине прямого

Укаэанный датчик подключен парал- падения напряжения на отпертом венлельно контролируемому вентилю 17. тиле 17. Этот сигнал подается на

Преобразователь 3 содержит выпрями- 20 неинвертирующий вход днфференциальтель 18. сигнал датчика 2 тока, ли- ного усилителя 5, на инвертирующий нейный усилитель 19 и интегратор 20. вход которого подается сигнал от преобразователя 3, формирующего сигРабота устройства состоит в .нал, пропорциональный среднему току контроле напряжения на отпертом вен- 25 питающей шины преобразователя 1. Вытиле, являющемся функцией величины ходной сигнал усилителя 5 потока, протекающего через вентиль, и ает дается на вход компаратора 6 его температуры. Устройство проиэвои на выход устройства. Сигнал с жит измерение падения величины нап- выхода устройства может быть ряжения на отпертом вентиле и срав- использован . для управления сиснивает получаемое значение с вели- теио» темои токоограничения преобразочиной среднего тока, протекающего вателя I через данный вентиль. Устройство выдает сигнал на исполнительный

При росте температуры вентиля 17 элемент в случае, если вели ина раз- У тс величина прямого паувеличивается вели

Я дения напряжени на нем, что придению напр ения на вентиле, и сиг- одит к увеличению сигнала на выхонала, пропорционального среднему де интег ато а 1б р ора 1б. Если рост выходтоку вентиля, превысит заданное знаного сигнала ла датчика 4 происходит чение. из-за длительной работы преобразователя 1 с перегрузкой, то величиУстройство работает следующим на сигнала на выходе интегратора 2р о разом. б постоянна, а выходной сигнал усилитеПри работе преобразователя 1 в ля 5 вследствие Разогрева контРолин н льном или аварийном режимах Руеиого вентиля 17 Растет. При дос(у.e. с токовой перегрузкой венти- 45 тижении его значением величины опоРлей) вентиль 17„ в соответствии с . ного напряжения, подаваемого на клемзаданным алгоритмом, находится то му 7, срабатывает компаратор б и зав отпертом, то в запертом состояни- пускается исполнительный элемент 8. ях. Когда вентиль 17 заперт, напряже- Если возрастание выходного сигнала ние, приложенное к нему, подается 50 датчика тепловой перегрузки вызвано на вход коипаратора 11. Напряжение кРатковРеменным увеличением гока на входе компаратора 11 ограничива- {например, по команде оператора ется стабилитроном 10, ток через преобразователя 1), то устройство который ограничен резистором 9. На не выдает сигнал аварии вследствие

Ф ,второй вход компаратора подается 55 неизменности сигнала на выходе усиопорное напряжение, величина которо- лителя 5 (так как одновременно в го определяет состояние компаратора, этом случае растут оба сигнала на и которое выбирается таким образом, его входах).

1136248

Составитель О.Иещерякова

Редактор А.Г1андор Техред О.Ващишина, Корректор О.Тигор

Заказ .10297/41 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким. образом, предлагаемое устройство позволяет защищать преобра« зователь при тепловых перегрузках вентилей без использования специальных температурных датчиков, с учеФЩ величины среднего тока, протекщощего через контролируемые вентили.