устройство для защиты вентилей мостового инвертора

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЕНТИЛЕЙ МОСТОВОГО ИНВЕРТОРА, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно между катодом плеча анодной группы и анодом плеча катодной группы одной фазы инвертора, первый диод, подключенный анодом к нагрузке, а катодом к аноду плеча катодной группы, при этом выходная обмотка трансформатора тока подключена к входу исполнительного элемента, отличающееся тем, что введен второй диод, катод и анод которого подключены соответственно к аноду первого диода и катоду плеча анодной группы одной фазы инвертора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известно устройство для защиты вентилей однофазного мостового инвертора, содержащее трансформатор тока, две первичные обмотки которого включены встречно и последовательно с вентилями разных плеч анодной и катодной групп моста, а вторичная обмотка подключена к реагирующему органу [1].

Известна также схема для учитывающей полярность регистрации токов полупроводникового преобразовательного моста с двумя выводами постоянного тока, между которыми в каждой фазе переменного тока включено по одной цепи, состоящей из двух последовательных полупроводниковых вентилей с выводом переменного тока между ними, причем в каждой цепи имеется измерительный трансформатор, включенный таким образом, что им регистрируется постоянно ток, протекающий от вывода постоянного тока к выводу переменного тока через один вентиль и от вывода переменного тока через второй вентиль ко второму выводу постоянного тока, а при одновременном открытом состоянии вентилей их токи суммируются [2].

Недостатком данных устройств является низкая надежность защиты в результате того, что через обмотки трансформаторов тока проходит как сквозной, так и рабочий ток инвертора. Кроме того, невозможно регистрировать в отдельности сигнал от сквозного тока в одном плече инвертора, что значительно ограничивает возможности его диагностики.

Известно устройство для защиты вентилей мостового инвертора, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого подключена к входу исполнительного элемента, являющееся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату [3].

Недостатком известного устройства является необходимость использования в схеме мощного трансформатора тока и прохождение через его обмотку части рабочего тока, а также наличие неоднозначной связи между сквозным током и выходным сигналом трансформатора. В известном устройстве схема защиты вентилей работает при условии применения не трансформатора тока, как указано в формуле и описании, а трансформатора напряжения. Действительно, если применяется трансформатор тока, то падение напряжения на его первичных обмотках малое, и рабочий ток проходит мимо диода и не создает сигнал на выходе. Если применяется трансформатор напряжения, то рабочий ток через первичную обмотку не проходит, но трансформатор передает падение напряжения на диоде. При сквозном токе сигнал на выходе трансформатора неоднозначно связан со сквозным током. Наложение на сигнал от сквозного тока сигнала от рабочего тока уменьшает чувствительность устройства защиты и препятствует его применению в целях диагностики инвертора. Уменьшение чувствительности влечет за собой снижение надежности защиты вентилей мостового инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности защиты и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно между катодом плеча анодной группы одной фазы инвертора, а также диод, подключенный анодом к нагрузке, а катодом - к аноду плеча катодной группы, а выходная обмотка трансформатора подключена к входу исполнительного элемента, имеется диод, катод и анод которого соответственно подключены к аноду первого диода и катода плеча анодной группы одной фазы инвертора.

Из-за введенного дополнительного диода, рабочий ток, протекающий от нагрузки в катодную группу вентилей, не протекает через первичную обмотку трансформатора тока, так как этот диод имеет в описанной фазе работы устройства обратное смещение и, следовательно, не генерирует сигнала на входе исполнительного элемента. Таким образом, рабочий ток через любую группу вентилей может, в отличие от прототипа, генерировать сигнал на входе исполнительного элемента только в аварийном режиме, когда ток проходит одновременно через обе группы вентилей, или из-за обратных токов диодов, в случае если они неидеальные, т.е. пропускают обратный ток.

В предложенном устройстве, даже в случае неидеальных диодов, сигналы от обратных токов на входе исполнительного элемента очень малы по сравнению с сигналами от рабочих токов, так как диоды получают обратное смещение не более прямого напряжения на соседнем диоде. Через обмотки трансформатора рабочий ток не проходит ввиду встречного включения диода при симметричной схеме устройства. Таким образом достигается повышение чувствительности устройства, что приводит к повышению надежности защиты и расширению его функциональных возможностей.

Поскольку существенные признаки предложенного объекта в сочетании с известными придают ему свойства, не существующие у аналогов, предложенное устройство следует считать обладающим существенными отличиями.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для защиты вентилей мостового инвертора, одна фаза которого выполнена на управляемых вентилях, включенных в плечах 1 и 2, содержит трансформатор 3 тока, первичная обмотка 4 которого включена последовательно с одним плечом анодной группы одной фазы инвертора, а также диод 5, подключенный анодом к нагрузке 6, а катодом - к аноду плеча катодной группы. В схему устройства включен диод 7, подключенный катодом к аноду диода 5, а анодом - к катоду плеча анодной группы одной фазы инвертора. Выходная обмотка трансформатора 3, подключенная к исполнительному элементу, не изображена.

Устройство работает следующим образом.

В процессе нормальной работы ток проходит поочередно через вентили 1 и 7 или 2 и 5. Через первичную обмотку 4 трансформатора 3 ток не проходит ввиду наличия встречных вентилей 5 и 7. При аварийном токе, когда открыты оба управляемых вентиля 1 и 2, ток проходит через первичную обмотку 4 трансформатора 3, причем для срабатывания защиты напряжение на первичной обмотке 4 трансформатора 3 может быть много меньше, чем падение напряжения на диоде. С помощью данной схемы возможно осуществление диагностики вентилей. Например, по неаварийным емкостным сквозным токам можно судить о температуре вентилей и т.п.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение чувствительно схемы по сравнению с известной схемой прототипа не менее, чем в 5 раз, в результате чего также возрастает и надежность защиты вентилей инвертора; кроме того появляется возможность диагностики вентилей.

Предлагаемое изобретение может иметь промышленное применение, например, в устройствах вторичного электропитания.