SU1767608A1 - Датчик неисправности тиристора - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит: силовые шины 1 и 2, подключенные к контролируемому тиристору 3 и обратному тиристору 4, основные резисторы 5, 6, подсоединенные к выводам тиристора 3, стабилитрон 7, подсоединенные к выводам тиристора 3, стабилитрон 7, подсоединенный своими выводами к соответствующим выводам резисторов 5, 6, дополнительный резистор 8, дополнительный источник питани  9, выводы стабилитрона 7 и резистора 8 подключаютс  к выводам 11, 12, 13 компаратора 14, подключенного выходными выводами 15 и 16 ко входу разв зывающего блока 17, выходные выводы которого соедин ютс  с системой сигнализации неисправности тиристора. Устройство позвол ет отличить включенное и неисправное состо ние тиристора, а также исключить ложное срабатывание датчика при включении обратного тиристора. 1 ил. И

Description

b

Фиг.1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах зйщиты, диагностики и управлени  тиристорными преобразовател ми.

Известен датчик неисправности тири- стора, содержащий пороговый элемент, вы- полненный на транзисторе, источник посто нного напр жени , положительный вывод которого предназначен дл  подключени  к вводу контролируемого тиристора, отрицательным выводом подсоединенной к эмиттеру транзистора, разв зывающий блок, одним входным вывбдом подсоединенный к коллектору транзистора, другим - к положительному выводу источника посто-  нного напр жени , разделительный диод, подсоединенный катодом к базе транзистора , анодом - к одному выводу ограничительного резистора, другой вывод которого предназначен дл  подключени  к катоду контролируемого тиристора.

К недостаткам известного устройства следует отнести низкую надежность работы при высоком уровне напр жени  на контролируемом тиристоре, большие потери в ог- раничительном резисторе и ограниченные функциональные возможности. Первый недостаток обусловлен тем, что при выключенном состо нии контролируемого тиристора и пр мом напр жении на его выводах к переходу эмиттер-база транзистора и включенному последовательно с ним разделительному диоду прикладываетс  разность напр жений на тиристоре и источника питани  датчика. При высоком уровне напр жени , а также в результате выбросов напр жени  в процессе коммутации возникают услови , привод щие к выходу из стро  указанных полупроводниковых элементов датчика.

Высокий уровень потерь в известном устройстве определ етс  тем, что при при- пожении к контролируемому тиристору обратного напр жени  (например, в процессе жесткой коммутации), когда к тиристору прикладываетс  обратное напр жение (UR) на врем  выключени  tg, ток через датчик протекает по цепи: плюс обратного напр жени  UR на катоде тиристора, высокоомный ограничи- тельный резистор, разделительный диод, переход база-эмиттер транзистора, минус источника питани  датчика, плюс источника питани , минус обратного напр жени  UR на аноде тиристора Ограничить данный ток посредством увеличени  сопротивлени  ограничительного резистора возможно лишь до определенного уровн , поскольку максимальна  величина омического сопротивлени  резистора ограничиваетс  из услови  обеспечени  рабочего тока базы транзистора при заданной величине напр жени  источника питани  датчика. В результате этого на ограничительном резисторе при приложении высокого уровн  обратного напр жени  к контролируемому тиристору имеют место значительные потери энергии. Выбор же резистора необходимой мощности приводит в свою очередь к ухудшению массогабаритных показателей устройства.

Ограниченные функциональные возможности устройства обусловлены одинаковыми показани ми датчика при включении и неисправном (сквозной пробой p-n-перехода) состо нии тиристора. Это св зано с тем, что входное сопротивление датчика, определ емое сопротивлением высокоомного ограничительного резистора, значительно превышает сопротивление p-n-перехода контролируемого тиристора в открытом состо нии. Также к функциональным недостаткам датчика следует Отнести его лЪжное срабатывание при обратном напр жении на контролируемом тиристоре, происход щем вследствие включени  транзистора датчика базовым током, протекающим по контуру: плюс обратного напр жени  на катоде тиристора, ограничительный резистор, разделительный диод, переход база-эмиттер транзистора, минус источника питани  датчика, плюс источника питани , минус обратного напр жени  на аноде тиристора.

Известен также датчик неисправности тиристора - прототип, содержащий первый и второй резисторы, предназначенные дл  подключени  к аноду и катоду контролируемого тиристора, стабилитрон, подключенный своими выводами к другим выводам указанных резисторов разв зывающий блок, выполненный в виде однофазного трансформатора, первична  обмотка которого подсоединена к выводам стабилитрона , компаратор, подключенный одним входным выводом к выходному выводу разв зывающего блока, другим входным выводом подсоединенный к нулю, при этом выход компаратора подключаетс  к логическому устройству.

Общими признаками известного устройства-прототипа и за йл емого объекта изобретени   вл ютс  два высокоомных резистора, предназначенные дл  подключени  одними своими выводами подсоединенные к аноду и катоду контролируемого тиристора, стабилитрон, подсоединенный своими выводами к соответствующим вы- jjpflaM высокоомных резисторов, разв зывающий блок, подключенный входными выводами к выводам стабилитрона, компаратор , подключенный к выходу разв зывающего блока.

Недостатком устройства-прототипа  вл ютс  ограниченные функциональные возможности , обусловленные тем, что данное устройство одинаково реагирует на включенное и неисправное состо ние контролируемого тиристора. Это вызвано тем, что по мере возрастани  величины рабочего напр жени  на тиристоре увеличиваетс  требуемое сопротивление резисторов, подсоединенных к его аноду и катоду, чтобы.с одной стороны, уменьшить потери в этих резисторах, и с Другой - обеспечить требуемый ток стабилизации стабилитрона. Когда контролируемый тиристор находитс  в открытом состо нии, падение напр жени  на нем составл ет 1,5 - 2 В, вследствие чего не обеспечиваетс  ток стабилизации стабилитрона , и это напр жение практически полностью падает на высокоомных резисторах, вследствие чего на вход разв зывающего устройства подаетс  практически нулевое напр жение. Такое же напр жение подаетс  на вход разв зывающего блока в случае неисправного состо ни  тиристора (пробитого р-п- перехода). В результате, при выходе из стро  тиристора, с выхода датчика снимаетс  сигнал, идентичный сигналу с датчика при включенном состо нии тиристора .

Другим недостатком устройства - прототипа  вл етс  недостаточна  надежность работы, обусловленна  тем, что в случае выхода из стро  стабилитрона или нарушени  электрической св зи между выводом первичной обмотки трансформатора и выводом и стабилитрона высокое напр жение , приложенное к первичной обмотке, транспортируетс  во вторичную обмотку И прикладываетс  к элементам датчика и логического устройства, вследствие чего возможен их выход из стро .

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и повышени  надежности устройства , путем отличи  включенного и неисправного состо ний контролируемого тиристора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  надежности в него дополнительно введены третий резистор , дополнительный источник питани  и блок сигнализации неисправности тиристора , причем третий резистор одним выводом подсоединен к выводу стабилитрона, а другим выводом к нулевому выводу компаратора и отрицательному выводу дополнительного источника питани , положительный вывод которого предназначен дл  подключени  к катоду контролируемого тиристора,

при этом компаратор входами подключен к соответствующим выводам стабилитрона, а выходом подключен ко входу разв зывающего блока, выходами подключенного к блоку сигнализации неисправности тиристора.

Дополнительный источник питани  выполнен в виде потенциально разв занного от контролируемого тиристора формировател  импульсного напр жени , нормированного по величине и длительности

совпадающего по времени с моментом подачи импульса управлени  на контролируемый тиристор.

Разв зывающий блок выполнен в виде опто элёктронной пары.

При выборе оптопары по величине требуемой электрической прочности изол ции между первичными цеп ми датчика и элементами блока сигнализации обеспечиваетс  надежна  потенциальна  разв зка, .что

приводит к повышению надежности устройства .

Введение дополнительного резистора, подключенного одним выводом к общей точке соединени  выводов стабилитрона компаратора и резистора, предназначенного дл  подключени  к катоду контролируемого тиристора, а другим - к общей точке соединени  нулевого вывода компаратора и отрицательного вывода дополнительного

источника питани , позвол ет подать на указанный вход компаратора выбранное напр жение уставки, которое снимаетс  с выхода делител  напр жени , образованного резистором, предназначенным дл 

подключени  к катоду и введенным дополнительным резистором, причем на вход делител  подаетс  напр жение дополнительного источника питани .

Введение в предлагаемое изобретение

в качестве дополнительного источника питани  источника импульсного напр жени , формирующего импульс напр жени , совпадающий во времени с импульсом управлени  контролируемого тиристора,

позвол ет исключить ложное срабатывание датчика при подключении к контролируемому тиристору обратного тиристора, например , в силовой цепи преобразовател  частоты.

При сн тии импульса управлени  контролируемого тиристора, дополнительный источник питани  выдает нулевое напр жение . Вследствие того, что одновременна  подача импульсов управлени  на пр мой

и обратный тиристор, как правило, не допускаетс , то исключаетс  и срабатывание датчика при включении обратного тиристора .

При анализе известных технических решений, признаков, сходных с отличитель- ными признаками за вл емого объекта изобретени , не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличи ми.

На фиг. 1 и 2 приведена принципиаль- на  схема предлагаемого устройства.

Устройство на фиг. 1 содержит силовые шины 1 и 2, подключенные к контролируемому тиристору 3 и обратному тиристор 4, основные резисторы 5, 6, подсоединенные к выводам тиристора 3, стабилитрон 7, подсоединенный своими выводами к соответствующим выводам резисторов 5, 6, дополнительный резистор 8, дополнительный источник питани  9, выводы стабилитрона 7 и резистора 8 подключаютс  к выводам 11, 12, 13 компаратора 14, подключенного выходными выводами 15 и 16 ко входу разв зывающего блока 17, выходные выводы которого соедин ютс  с блок сигнализации неисправности тиристора 18.

Устройство работает следующим образом .

В случае выключенного состо ни  контролируемого тиристора 3 напр жение на входах 11 и 12 компаратора 14 ограничиваетс  высокоомными резисторами 5, 6 и стабилитроном 7.

При этом если к контролируемому тиристору прикладываетс  пр мое напр жение ток от источника анодного напр жени  протекает по цепи: плюс (анод тиристора), резистор 5, стабилитрон 7, резистор 6, минус (катод тиристора). Вследствие этого напр жение между входами 11 и 12 компаратора 14, подсоединенными к выводам стабилитрона 7, ограничиваетс  на уровне напр же- ни  стабилизации данного стабилитрона. Аналогично происходит ограничение меж- входового напр жени  компаратора при приложении обратного напр жени . При этом в обоих указанных случа х датчик неисправности находитс  в исходном состо нии , при котором в блок сигнализации поступает сигнал об исправном состо нии контролируемого тиристора.

В случае неисправности (пробой р-п-пе- рехода) контролируемого тиристора ток от дополнительного источника питани  протекает по цепи: плюс источника 9, тиристор 3, резистор 5, компаратор 14, минус источника 9. При этом на входе 11 компаратора по вл етс  напр жение, величина которого определ етс  величиной напр жени  дополнительного источника 9 за вычетом падени  напр жени  на резисторе 5. Напр жение на входе 11 компаратора 14 превышает уставку напр жени  на входе 12 (Ууст

п

Ug R6 -fRs) Компаратор переключаетс  в другое состо ние и с выхода разв зывающего блока 16 снимаетс  сигнал, показывающий срабатывание датчика неисправности , т.е. выход контролируемого тиристора из стро .

При включении обратного тиристора в момент подачи на него импульса управлени  отсутствует сигнал управлени  на включение дополнительного источника питани , вследствие чего на входе компаратора отсутствует сигнал на переключение и соответственно в блоке сигнализации отсутствует сигнал о неисправном состо нии контролируемого тиристора.

При включении тиристора 3 на вход подаетс  сигнал управлени , в результате чего на выводах источника питани  по вл етс  импульс напр жени  и датчик осуществл ет проверку исправности тиристора.

Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство позвол ет отличить включенное и неисправное состо ние тиристора, а также исключить ложное срабатывание датчика при включении обратного тиристора, что расшир ет его функциональные возможности .

Источник питани  9 может быть выполнен в виде устройства, показанного на фиг. 2. Здесь импульсы управлени  на транзисторы источника 9 поступают с устройства 19, предназначенного дл  согласовани  импульсного напр жени  управлени  тиристором 3 (Ug) и импульсных напр жений управлени  транзисторами источника 9. При этом импульсы управлени  на данные транзисторы поступают в противофазе.

Датчик неисправности тиристора, реализованный на макете тиристорного преобразовател  частоты были использованы: в качестве компаратора - микросхема К554САЗ, в качестве разв зывающего устройства - оптодиодна  пара АОД130А.

Claims (3)

1. Датчик неисправности тиристора, содержащий первый и второй резисторы, предназначенные дл  подключени  одними выводами к аноду и катоду контролируемого тиристора, стабилитрон, подключенный своими выводами к другим выводам указанных резисторов, разв зывающий блок и

компаратор, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  надежности, в него введены третий резистор, дополнительный источник питани  и блок сигнализации неисправности тиристора, причем третий резистор одним выводом подсоединен к выводу стабилитрона, а другим выводом - к нулевому выводу компаратора и отрицательному выводу дополнительного источника питани , положительный вывод которого предназначен дл  подключени  к катоду контролируемого тиристора, при этом компаратор входами подключен к соответствующим выводам стабилитрона, а выходом

0

5

подключен к входу разв зывающего блока, выходами подключенного к блоку сигнали- зации неисправности тиристора.|

2.Датчик поп. 1,отличающийс ; тем, что дополнительный источник питани  выполнен в виде потенциально разв занного от контролируемого тиристора формировател  импульсного напр жени , нормированного по величине и длительности и совпадающего по времени с моментом подачи импульса управлени  на контролируемый тиристор.

3.Датчик по п. 1,отличающийс  тем, что разв зывающий блок выполнен в виде оптоэлектронной пары.

Фиг. г