Патент на изобретение №2191456

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ БЛОК С УСТРОЙСТВОМ КОНТРОЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты высоковольтных преобразователей различного назначения, в частности для защиты выпрямителей и инверторов, ведомых сетью. Техническим результатом является повышение надежности и экономичности. В высоковольтном блоке с устройством контроля полупроводниковые приборы выполнены на тиристорах или диодах, защитные RC-цепи соединены между собой в последовательные цепочки по одной и по две. Цепочка по одной подключена к первому полупроводниковому прибору, считая от анода высоковольтного блока, одним концом через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля, а другим концом непосредственно. Цепочки по две подключены к соответствующим полупроводниковым приборам своими концами непосредственно, а точками своих межсоединений – через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля. Количество полупроводниковых приборов нечетно. В результате чувствительность устройства контроля увеличивается на 25 и 16%, уменьшается ток. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты высоковольтных преобразователей различного назначения, в частности для защиты выпрямителей и инверторов, ведомых сетью.

Известны устройства контроля последовательно соединенных полупроводниковых приборов, использующие трансформаторы, включенные вторичными обмотками в шунтирующие полупроводниковые приборы, защитные RC – цепи, первичные обмотки которых через измерительный орган подключены к генератору импульсов. Данные устройства обеспечивают возможность контроля полупроводниковых приборов до подачи силового напряжения на схему преобразователя (заявка РСТ (WO) 86/03897, МПК Н 02 Н 7/10, 1986).

Недостатком указанных устройств является большое количество (по числу полупроводниковых приборов) высоковольтных трансформаторов и сложность монтажа их обработок, выполняемых высоковольтным проводом.

Наиболее близким по технической сущности является высоковольтный блок с устройством контроля, содержащий последовательно соединенные полупроводниковые приборы, защитные RC – цепи (по числу полупроводниковых приборов) и входящие в устройство контроля трансформаторы с несколькими вторичными обмотками, причем первичные обмотки трансформаторов через измерительный орган подключены к генератору импульсов, а защитные RC – цепи соединены между собой в последовательные цепочки по две и по три, которые подключены к соответствующим последовательно соединенным полупроводниковым приборам своими концами непосредственно, а точками своих межсоединений – через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля (А. с. 1700715, МПК Н 02 М 7/00, Н 02 Н 7/10. Высоковольтный блок с устройством контроля. Б.Б. Новик, В.В. Руденский, И.П. Неугодников. Опубл. БИ 47, 1991) – ПРОТОТИП.

Недостатком указанного устройства является большая величина тока, протекающего в первичной обмотке трансформатора устройства контроля, которая прямо пропорциональна числу последовательно соединенных полупроводниковых приборов. Кроме этого, при нечетном числе последовательно соединенных полупроводниковых приборов, в результате согласного включения двух вторичных обмоток трансформатора устройства контроля (в случае соединения защитных RC – цепей между собой в последовательную цепочку по три), ток через средний полупроводниковый прибор в 2 раза больше тока через остальные полупроводниковые приборы, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке трансформатора и соответственно дополнительно увеличиваются выходной ток генератора импульсов и потребляемый ток блока питания устройства контроля, то есть снижаются надежность и экономичность работы устройства контроля.

Целью изобретения является повышение надежности и экономичности работы устройства контроля.

Указанная цель достигается тем, что уменьшается ток в первичной обмотке трансформатора устройства контроля, так как токи через полупроводниковые приборы, обусловленные соответствующими вторичными обмотками устройства контроля, равны между собой (без учета разброса параметров защитных RC – цепей и трансформатора) и имеют минимальное значение в результате того, что ток через каждый полупроводниковый прибор обусловлен только одной соответствующей вторичной обмоткой трансформатора устройства контроля.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве полупроводниковых приборов используют силовые тиристоры или диоды, число которых нечетно, защитные RC – цепи соединены между собой в последовательные цепочки по одной и по две, причем цепочка по одной подключена к первому полупроводниковому прибору, считая от анода высоковольтного блока, одним концом через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля, а другим концом – непосредственно, цепочки же по две подключены к соответствующим полупроводниковым приборам своими концами непосредственно, а точками своих межсоединений – через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля.

На чертеже приведена схема высоковольтного блока с устройством контроля.

Высоковольтный блок содержит последовательно соединенные полупроводниковые приборы 1 и защитные RC – цепи, состоящие из резисторов 2 и конденсаторов 3. В качестве полупроводниковых приборов 1 могут быть использованы силовые тиристоры или диоды. Устройство контроля содержит многообмоточный трансформатор 4, первичная обмотка которого через измерительный орган 5 с выходом 6 подключена к генератору импульсов 7 с управляющим входом 8. Защитные RC – цепи соединены между собой в последовательные цепочки по одной и по две. Причем указанная цепочка по одной подключена к первому полупроводниковому прибору, считая от анода высоковольтного блока, одним концом через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля, а другим концом – непосредственно, цепочки по две подключены к соответствующим полупроводниковым приборам своими концами непосредственно, а точками своих межсоединений – через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля.

Высоковольтный блок с устройством контроля работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение контроля поступает через измерительный орган 5 от генератора импульсов 7 на первичную обмотку трансформатора 4. Ток в первичной обмотке определяется следующим образом, если контроль осуществляется в течение интервала непроводимости блока при выключенных (закрытых) полупроводниковых приборах:
i(0) = i+ki, (1)
где i – ток намагничивания трансформатора;
k – число последовательно соединенных полупроводниковых приборов в блоке;
i – ток через емкость выключенного (закрытого) полупроводникового прибора, обусловленный напряжением одной из вторичных обмоток трансформатора 4 (без учета разброса параметров защитных RC – цепей и трансформатора 4 токи через емкости выключенных полупроводниковых приборов равны между собой, то есть i₁ i₂ i₃ i₄ i₅ i).

При наличии в блоке одного включенного (закороченного) полупроводникового прибора в течение интервала непроводимости измерительный орган 7 регистрирует вместо тока i(0) ток i(l):
i(1) = i+(k-1)i+i, (2)
где i – ток через включенный (закороченный) полупроводниковый прибор, обусловленный напряжением соответствующей вторичной обмотки трансформатора 4.

Разность токов i(1)-i(0)=i-i служит для обнаружения (выявления) факта неисправности (пробоя) полупроводникового прибора, передаваемого выходом 6 измерительного органа 5, а отношение токов
характеризует чувствительность устройства контроля.

При i = i = 0,1A и i = 0,6А разность токов i(1)-i(0)=0,5А, если k=3,то i(0)=0,4А и i(1)=0,9А, если к=5, то i(0)=0,6A и i(1)=1,1A. При этом отношение токов
при k=3 и k=5 соответственно составляет 1,25 и 0,83, что достаточно для надежного различения повреждения одного из трех (или пяти) полупроводниковых приборов. В связи с тем, что при применении данного устройства разность токов i(1)-i(0) не изменяется, а ток i(0) снижается на величину i=0,1А (по сравнению с прототипом), то отношение токов
характеризующее чувствительность устройства контроля, увеличивается при k=3 и k=5 соответственно на 25 и 16%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет при нечетном числе последовательно соединенных полупроводниковых приборов в блоке (например, при k= 3 и k=5) увеличить чувствительность устройства контроля соответственно на 25 и 16% и уменьшить ток в первичной обмотке трансформатора 4 соответственно на 20 и 14%, что приводит к снижению выходного тока генератора импульсов и потребляемого тока блока питания (не показан) устройства контроля, то есть повышается надежность и экономичность работы устройства контроля без применения дополнительных затрат.

Формула изобретения

Высоковольтный блок с устройством контроля, содержащий последовательно соединенные полупроводниковые приборы, защитные RC-цепи по числу полупроводниковых приборов и входящие в устройство контроля трансформаторы с несколькими вторичными обмотками, первичные обмотки которых через измерительный орган подключены к генератору импульсов, отличающийся тем, что в качестве полупроводниковых приборов используют силовые тиристоры или диоды, число которых нечетно, защитные RC-цепи соединены между собой в последовательные цепочки по одной и по две, причем цепочка по одной подключена к первому полупроводниковому прибору, считая от анода высоковольтного блока, одним концом через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля, а другим концом непосредственно, цепочки же по две подключены к соответствующим полупроводниковым приборам своими концами непосредственно, а точками своих межсоединений – через одну из вторичных обмоток трансформатора устройства контроля.

РИСУНКИ