Устройство контроля состояния тиристора

Устройство относится к области контроля силовой электротехники, в частности для неразрушающего контроля состояния тиристоров, стоящих в преобразователях высокой мощности. Устройство контроля состояния тиристора содержит контролируемый тиристор, источник питания в проводящие периоды работы тиристора и измерительный комплекс. Измерительный комплекс дополнительно снабжен датчиком обратного тока. Устройство контроля состояния тиристора дополнительно снабжено устройством формирования сигналов заданной формы, дополнительным источником питания в непроводящие периоды работы тиристора и неконтролируемым тиристором, включенным параллельно контролируемому тиристору. При этом анод и катод контролируемого тиристора соединены соответственно с катодом и анодом неконтролируемого тиристора. Технический результат - повышение эффективности работы устройства контроля состояния тиристора и преобразователя (устройства), в котором оно используется. 1 ил.

 

Изобретение относится к области силовой электроники и предназначено для неразрушающего контроля тиристоров.

Известно устройство контроля состояния тиристора, состоящее из тиристора, датчика анодного тока тиристора i_a, узла формирования и выпрямления импульсов первой производной анодного тока di_a/d_t, узла совпадения, выполненного на управляемом ключе S, и системы управления, вырабатывающего управляющие импульсы включения U_вкл и выключения U_выкл для тиристора, состоящее в том, что о состоянии тиристора судят по факту совпадения логических сигналов соответствующих сигналам напряжения на управляющем электроде и сигналу первой производной анодного тока [патент №2205489, от 27.05.2003, класс Н02Н 7/12].

Недостатком указанного устройства является низкая надежность, обусловленная сложностью измерений первой производной анодного тока, связанное с затратой времени на дифференцирование, выпрямление полученного сигнала, а также недостаточностью информации о состоянии тиристора, то есть невозможно определить обратный ток тиристора.

Наиболее близким техническим решением является устройство контроля состояния тиристора, содержащее измерительно-вычислительный комплекс, выполненный в виде микроконтроллера, входы которого соединены с датчиком измерения температуры окружающей среды, датчиком величины напряжения на тиристоре, датчиком силы тока через тиристор, датчиком величины напряжения на управляющем электроде, датчиком силы тока в цепи управления тиристором, а выход микроконтроллера соединен с устройством индикации, при этом контроль состояния тиристора определяется по показателям температуры корпуса прибора, температуры радиатора, температуры окружающей среды, величине напряжения на тиристоре, силе тока через тиристор, напряжением на управляющем электроде, тока в цепи управления [патент №2133042 от 10.07.1999, класс G01R 31/26, G01R 31/28].

Недостатком данного устройства является сложность его исполнения, поскольку оно требует датчиков температуры прибора, окружающей среды охладителя, что при работе с силовыми тиристорами часто бывает невозможно из-за сложности конструктивного исполнения, а именно отсутствия места расположения датчика температуры прибора, а при наличии такого датчика на приборе (при его изготовлении на заводе) стоимость тиристора, а значит, и стоимость всего преобразователя в целом увеличивается многократно, при этом эффект, достигаемый таким анализом, очень мал. А также недостатком данного устройства является необходимость использования микропроцессорной техники, что означает необходимость программирования некоторых элементов устройства, пониженную помехоустойчивость, повышение стоимостных показателей.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является повышение эффективности работы устройства контроля состояния тиристора за счет повышения надежности, быстродействия; а так же повышение эффективности работы того преобразователя (устройства), в котором оно используется за счет снижения затрат на изготовление и последующую техническую эксплуатацию.

Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля состояния тиристора (УКСТ), содержащем контролируемый тиристор, источник питания в проводящие периоды работы тиристора и измерительный комплекс, включающий датчик величины напряжения на управляющем электроде, датчик величины тока в цепи управления тиристором, измерительный комплекс дополнительно снабжен датчиком обратного тока, а устройство контроля состояния тиристора дополнительно снабжено устройством формирования сигналов заданной формы, дополнительным источником питания в непроводящие периоды работы тиристора и неконтролируемым тиристором, включенным параллельно контролируемому тиристору, при этом анод и катод контролируемого тиристора соединены соответственно с катодом и анодом неконтролируемого тиристора, вход устройства формирования сигналов заданной формы подключен к выходу источника питания в проводящее время работы тиристора, к выходу датчика напряжения на управляющем электроде, к выходу датчика величины тока в цепи управления, к выходу датчика обратного тока и к выходу источника питания в непроводящие периоды работы тиристора, при этом вход датчика обратного тока тиристора подключен к катоду контролируемого тиристора.

Устройство контроля состояния тиристоров поясняется чертежом, где представлена функциональная схема устройства контроля состояния тиристора.

Устройство контроля состоянии тиристора состоит из контролируемого тиристора 1, соединенного параллельно неконтролируемому тиристору 2, источника питания в проводящие периоды работы 3, подключенного к датчику величины тока в цепи управления 4, устройству формирования сигналов заданной формы 5, подключенного к датчику напряжения на управляющем электроде 6, датчику обратного тока 7 и источнику питания в непроводящие периоды работы 8.

Устройство работает следующим образом.

От входного сигнала УКСТ источником питания в проводящие периоды работы 3 отбирается мощность, необходимая для работы всей схемы. Этот же сигнал поступает на вход датчика напряжения на управляющем электроде 6, при этом если напряжение на управляющем электроде контролируемого тиристора 1 меньше необходимого, то на выходе этого датчика установится сигнал логической единицы. Сигнал тока управления поступает на вход датчика величины тока в цепи управления 4 от источника питания УКСТ в проводящие периоды работы 3, при этом выходной сигнал этого датчика, соответствующий логической единице, установится тогда, когда ток управления окажется меньше номинального. Сигнал тока, протекающего через контролируемый тиристор 1 в обратном направлении, поступает на вход датчика обратного тока 7. При наличии тока, протекающего в обратном направлении на выходе датчика обратного тока 7, образовывается логическая единица.

Все эти три сигнала поступают на вход устройства формирования сигналов заданной формы 5, выходным сигналом которого является сигнал заданной длительности, но разных частот в зависимости от типа неисправности. При отсутствии сигналов управления контролируемого тиристора 1 и неконтролируемого тиристора 2, то есть когда оба эти тиристора 1, 2 закрыты и не проводят ток, питание устройства формирования сигналов заданной формы 5 происходит от источника питания в непроводящие периоды работы 8. При этом частота выходного сигнала соответствует минимальной частоте.

Данное устройство может быть реализовано в силовых схемах, где два тиристора, соединенных параллельно, образуют тиристорный ключ. При этом для контроля каждого тиристора используется свое собственное УКСТ.

И таким образом предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы УКСТ за счет введения дополнительных элементов, а именно датчика обратного тока, устройства формирования сигналов заданной формы, источника питания в непроводящие периоды работы, а также позволяет повысить надежность и быстродействие диагностики за счет непрерывного контроля за состоянием контролируемого тиристора

Устройство контроля состояния тиристора, содержащее контролируемый тиристор, источник питания в проводящие периоды работы тиристора и измерительный комплекс, включающий датчик величины напряжения на управляющем электроде, датчик величины тока в цепи управления тиристором, отличающееся тем, что измерительный комплекс снабжен датчиком обратного тока, а устройство контроля состояния тиристора дополнительно снабжено устройством формирования сигналов заданной формы, дополнительным источником питания в непроводящие периоды работы тиристора и неконтролируемым тиристором, включенным параллельно контролируемому тиристору, при этом анод и катод контролируемого тиристора соединены соответственно с катодом и анодом неконтролируемого тиристора, вход устройства формирования сигналов заданной формы подключен к выходу источника питания в проводящее время работы тиристора, к выходу датчика напряжения на управляющем электроде, к выходу датчика величины тока в цепи управления, к выходу датчика обратного тока и к выходу источника питания в непроводящие периоды работы тиристора, при этом вход датчика обратного тока тиристора подключен к катоду контролируемого тиристора.