RU1774428C - Method of protecting high-voltage semiconductor converter - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ защиты высоковольтного полупроводникового преобразовател , содержащего силовые полупроводниковые приборы, заключающийс  в том, что контролируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал -времени и при наличии ее производ т защитное воздействие, причем контролируют температуру по крайней мере одного корпуса силового полупроводникового прибора или его охладител , или его хладагента и в случае превышени  этой температуры заданного значени  имитируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени, упом нутое защитное воздействие направл ют на снижение температуры силовых полупроводниковых приборов, затем прекращают по истечении времени, достаточного дл  снижени  контролируемой температуры меньше заданного значени  и при отсутствии проводимости силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени формируют сигнал перегрева. 3 ил. (Л СSUMMARY OF THE INVENTION: a method for protecting a high-voltage semiconductor converter comprising power semiconductor devices, the method being that they control the conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval and, if present, have a protective effect, the temperature of at least one case of the power semiconductor device is controlled or its cooler, or its refrigerant, and if this temperature is exceeded, the set value simulates the conductivity of forces semiconductor devices in a non-conductive time interval, the aforementioned protective effect is directed to lowering the temperature of the power semiconductor devices, then stop after a time sufficient to lower the controlled temperature is less than a predetermined value, and in the absence of conductivity of the power semiconductor devices in a non-conductive time interval, they generate a signal overheating. 3 ill. (L C

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  защиты высоковольтных полупроводниковых преобразователей от пробо  силовых полупроводниковых приборов,The invention relates to a converter technique and can be used to protect high-voltage semiconductor converters from breakdown of power semiconductor devices,

Известен способ защиты полупроводниковых преобразователей.-основанный на контроле исправности его полупроводниковых приборов мостовым методом. Его недостатком  вл ютс  малые функциональные возможности способа. Известен способ защиты , заключающийс  в контроле правильности работы RC-цепей, шунтирующихA known method of protecting semiconductor converters.-based on the monitoring of the health of its semiconductor devices by the bridge method. Its disadvantage is the small functionality of the method. A known method of protection, which consists in monitoring the correct operation of the RC circuits bypass

полупроводниковые приборы преобразовател  . Недостатком ччл етс  невозможность контрол  без силового напр жени  полупроводникового преобразовател . Известен способ защиты, основанный на измерениитемпературыкорпуса полупроводникового прибооа или шунтирующего полупроводниковый прибор сопротивлени . Недостаток заключаетс  в необходимости иметь самосто тельные средства обработки и средства высоковольтной с малой проходной емкостью гальванической разв зки. Наиболее близким поsemiconductor devices converter. A disadvantage is the impossibility of monitoring without the power voltage of the semiconductor converter. A known method of protection is based on measuring the temperature of the housing of a semiconductor device or a shunt resistance device. The disadvantage is the need to have independent processing means and high-voltage means with a small passage capacity of galvanic isolation. Closest in

XI XIXI XI

ю оо  yoo

технической сущности и получаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  способ защит ы. заключающийс  в том, что в непровод щий интервал времени прикладывают к полупроводниковому прибору напр жение высокой частоты, измер ют ток через полупроводниковый прибор, сравнивают его с заданной величиной и в случае ее превышени  формируют сигнал ПРОБОЙ. Недостатком  вл етс  невозможность обнаружени  причины, привод щей к пробою, например, перегрев полупроводникового прибора и соответствующего этой информации действи .The technical nature and the effect obtained is proposed as a method of protection. which consists in applying a high-frequency voltage to the semiconductor device in a non-conductive time interval, measuring the current through the semiconductor device, comparing it with a predetermined value and, in case of exceeding it, generating a breakdown signal. The disadvantage is the inability to detect the cause of the breakdown, for example, overheating of the semiconductor device and the corresponding action information.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей защиты полупроводникового преобразовател .An object of the invention is to enhance the protection functionality of a semiconductor converter.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что контролируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени и при наличии ее производ т защитное воздействие, заключающеес  в том, что контролируют температуру по крайней мере одного корпуса силового полупроводникового прибора или его охладител , или его хладагента и в случае превышени  этой температуры заданного значени  имитируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени, упом нутое защитное воздействие направл ют на снижение температуры силовых полупроводниковых приборов. По истечении времени, достаточного дл  снижени  контролируемой температуры меньше заданного значени  и при отсутствии проводимости силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени, прекращают защитное воздействие и формируют сигнал перегрева.The goal is achieved by controlling the conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval and, if present, they produce a protective effect, namely, that the temperature of at least one case of the power semiconductor device or its cooler, or its refrigerant, is monitored exceeding this temperature the set value imitate the conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval, the aforementioned protective effect is directed and lowering the temperature of power semiconductor devices. After a sufficient time has elapsed to lower the controlled temperature to less than a predetermined value and, in the absence of conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval, the protective effect is terminated and an overheating signal is generated.

На фиг 1-3 приведены примеры устройств , по сн ющих предлагаемый способ защитыFigure 1-3 shows examples of devices that explain the proposed method of protection

На фиг 1 приведен фрагмент плеча высоковольтного полупроводникового преобразовател  с устройством контрол  исправности полупроводниковых приборов , иллюстрирующих способ защитыFigure 1 shows a fragment of the shoulder of a high-voltage semiconductor converter with a device for monitoring the health of semiconductor devices illustrating the protection method

На фиг.2,3 приведены варианты схем включени  контакта термореле дл  имитации пробо  полупроводникового прибора, обеспечивающие его отпираниеFigure 2,3 shows the options for switching the contact of the thermal relay to simulate the breakdown of a semiconductor device, ensuring its unlocking

Возможно также имитировать пробой шунтированием при срабатывании термореле элементов 3,4 или вторичной обмотки трансформатора 5It is also possible to simulate a breakdown by shunt when the thermal relay of elements 3,4 or the secondary winding of the transformer 5 is triggered

Предложенное устройство з щиты работает следующим образом.The proposed protection device operates as follows.

При нормативной р боте контакт 1 термореле измер ющего температуру нагреваDuring normal operation, contact 1 of the thermal relay measuring the heating temperature

корпуса полупроводникового прибора 2 или его охладител  или хладагента, разомкнут .the case of the semiconductor device 2 or its cooler or refrigerant is open.

По команде ОПРОС в интервале непроводимости полупроводникового прибора 2 генератор 6 через трансформатор 5, включенный параллельно контролируемому полупроводниковому прибору 2, через активно-емкостную цепочку 3,4 подает напр жение высокой частоты на высокий потенциал .According to the CREDIT command, in the non-conductivity interval of semiconductor device 2, generator 6 through a transformer 5 connected in parallel to the controlled semiconductor device 2, through an active-capacitive circuit 3.4, supplies a high frequency voltage to a high potential.

Параметры цепи 3,4 по сравнению с емкостью полупроводникового прибора 2 подобраны так, что в случае пробо The parameters of the circuit 3.4 in comparison with the capacity of the semiconductor device 2 are selected so that in case of breakdown

полупроводникового прибора 2 ток в цепи опроса увеличиваетс . С помощью датчика 7 ток подаетс  на вход регистрирующего устройства 8, после срабатывани  которого включаетс  сигнализаци  9 о пробое и черезsemiconductor device 2, the current in the interrogation circuit increases. Using the sensor 7, the current is supplied to the input of the recording device 8, after the operation of which the breakdown alarm 9 is turned on and through

св зь 10 осуществл етс  дальнейшее воздействие , направленное на снижение температуры силового полупроводникового прибора. При достижении заданной температуры срабатывани  термореле полупроводниковый прибор 2 шунтируетс  контактом 1, что вы вл етс  устройством контрол  исправности как событие ПРОБОЙ . Далее различают состо ние ПЕРЕГРЕВ или ПРОБОЙ. Уточнить состо ни Link 10 is further exposed to lower the temperature of the power semiconductor device. When the set temperature of the thermal relay is reached, the semiconductor device 2 is bridged by pin 1, which is a health monitoring device as an FAILURE event. Next, the status of OVERHEAT or Breakdown is distinguished. Refine Status

полупроводникового прибора можно повторным опросом исправности полупроводникового прибора - если по истечении времени охлаждени  повторный опрос не вы вл ет досто ние ПРОБОЙ, то имело место состо ние ПЕРЕГРЕВ.of a semiconductor device, it is possible to re-interrogate the health of a semiconductor device - if after a cooling time the re-interrogation does not reveal a breakdown, then the OVERHEAT condition has occurred.

Таким образом, введение термореле дл  контрол  температуры и имитаци  с их помощью пробо  полупроводниковых приборов с последующим различением событий ПЕРЕГРЕВ и ПРОБОЙ позвол ет с помощью насто щего изобретени  расширить функциональные возможности защиты высоковольтного преобразовател .Thus, the introduction of a thermal relay to control temperature and simulate a breakdown of semiconductor devices with their help, followed by distinguishing between overheating and breakdown events, allows the present invention to expand the protection capabilities of a high-voltage converter.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Способ защиты высоковольтного полупроводникового преобразовател , содержащего силовые полупроводниковые приборы заключающийс  в том, что контролируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени и при наличии ее производ т защитное воздействие, отличающийс  тем, что. с целью расширени A method of protecting a high voltage semiconductor converter comprising power semiconductor devices is to control the conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval and, if present, to produce a protective effect, characterized in that to expand функциональных возможностей, контролируют температуру по крайней мере одного корпуса силового полупроводникового прибора , или его охладител , или его хладагента и в случае превышени  этой температуры заданного значени  имитируют проводимость силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени, упом нутое защитное воздействие направл ют на снижение температуры силовых по- лупроводниковых приборов, затем прекращают по истечении времени, достаточного дл  снижени  контролируемой температуры меньше заданного значени , и при отсутствии проводимости силовых полупроводниковых приборов в непровод щий интервал времени формируют сигнал перегрева.functionalities, control the temperature of at least one case of a power semiconductor device, or its cooler, or its refrigerant and, if this temperature is exceeded, the set value simulates the conductivity of power semiconductor devices in a non-conductive time interval, the aforementioned protective effect is aimed at lowering the temperature of the power semiconductor devices, then stop after a period of time sufficient to reduce the controlled temperature below a predetermined value or, in the absence of conduction of the power semiconductor devices in non-conductive time interval signal form overheating. Фиг.1Figure 1 Фиг. 2FIG. 2