CN101777523A - 特高压大功率晶闸管元件管壳 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种特高压大功率晶闸管元件管壳,按照本发明的技术方案:所述特高压大功率晶闸管元件管壳,包括管盖和底座,管盖包括阴极电极和阴极法兰,阴极法兰同心封接在阴极电极的外缘;底座由阳极法兰、触发极模块、瓷环、阳极密封圈和阳极电极;阳极密封圈、阳极法兰、瓷环、阳极电极上下叠合,同心封接;触发极模块包括门极耳片、门极管、门极定位套,门极管封装于瓷环的壳壁上;门极耳片、门极管、门极定位套同心封接。优点是:通过对95%氧化铝陶瓷的金属化与铜电极封接;保证了门极管与环形瓷环封接后在工作时的高气密性与高强度;确保门极管工作时可以承受特高压和电流,确保整体构件的稳定性能;阳极底部加盖铜环,有效提高大功率晶闸管散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及特高压直流输变电技术领域,是特高压直流输电工程用关键部件-6英寸特高压大功率晶闸管元件管壳。
背景技术
高压输变电技术已从一般的中、高压向特高压输变电发展。从中可产出显著的节能效益,采用±800KV特高压直流输电的形式外送电力,必须采用6英寸的晶闸管,这种特大功率的巨型器体是目前世界的最高水平。
目前,所有的高压直流输电工程都采用高电压、大电流的晶闸管。1970年,世界上首个采用晶闸管的高压直流工程在瑞典Gotland投入运行,输电容量20MW。该工程采用了直径1英寸的晶闸管,额定电流200A。此后,晶闸管的尺寸迅速增大。我国在21世纪初建设的“三峡-常州”、“三峡-广东”以及目前正在试投运的“三峡-上海”直流工程已经采用了西安电力电子技术研究所生产制造的芯片直径5英寸的晶闸管,额定电压达到7200伏,额定电流达到3000安倍。
为了适应我国国民经济飞速发展的形势,在“十一五”期间,国家将投资建设和开发长江上游梯级电站。针对电力外送问题,国家电网公司提出了采用±800KV特高压直流输电的设想,此方案已得到了国家发改委的正式批准。
采用±800KV特高压直流输电的型式外送电力,输送功率640万KW,输送电流4000A,其换流阀的核心器件-特大功率晶闸管,必须采用6英寸的晶闸管。但是目前,还没有企业能够生产出这种特大功率晶闸管。
发明内容
本发明的目的在于设计一种特高压大功率晶闸管元件管壳,以便为特高压直流输变电领域提供一种合适的晶闸管元件管壳。
按照本发明的技术方案,所述特高压大功率晶闸管元件管壳,包括管盖和底座,其特征是:所述管盖包括阴极电极和阴极法兰,所述阴极法兰同心封接在所述阴极电极的外缘;所述底座由阳极法兰、触发极模块、瓷环、阳极密封圈和阳极电极;所述阳极密封圈同心封接在所述阳极电极的外缘和瓷环的底部;所述阳极法兰、瓷环、阳极电极上下叠合,同心封接;所述触发极模块封装于瓷环的壳壁上。
所述触发极模块包括门极耳片、门极管、门极定位套,所述门极管封装于瓷环的壳壁上,门极管的外端露出瓷环外,门极管的内端置于瓷环内;所述门极耳片、门极管、门极定位套同心封接。
所述阴极电极、阳极电极采用无氧铜,阴极电极、阳极电极的表面轴向设置台阶。
所述瓷环采用95%氧化铝陶瓷环,壳体外表面轴向均匀设置凸圆环。
所述阳极法兰的内表面径向设置凹槽。
所述阳极电极底部加盖铜环,所述铜环与阳极电极同心封接。
本发明的优点是:1、6英寸特高压大功率晶闸管元件管壳由陶瓷和金属件组合而成,通过对95%氧化铝陶瓷的金属化与铜电极封接。2、本发明通过对门极引线管的特殊设计,最大限度降低了门极管与瓷环封接应力,保证了6英寸特高压大功率晶闸管工作时的高气密性与高强度。触发极模块设计确保门极管承受特高压和电流,门极耳片设计确保使用过程触发极整体构件的稳定性能。3、本发明通过在阳极底部加盖铜环,有效提高大功率晶闸管散热效果。
附图说明
图1为本发明管盖与底座的安装示意图。
图2为特高压大功率晶闸管元件管壳管盖的示意图。
图3为特高压大功率晶闸管元件管壳底座的示意图。
图4为触发极模块封装于瓷环的结构示意图。
具体实施方式
参见图1,所述特高压大功率晶闸管元件管壳,包括管盖和底座。
参见图2-3,所述管盖包括阴极电极1和阴极法兰2,阴极法兰2同心封接在阴极电极1的外缘。所述底座由阳极法兰3、门极套组件、瓷环7、阳极密封圈8和阳极电极10;所述阳极密封圈8同心封接在所述阳极电极10的外缘和瓷环7的底部;所述阳极法兰3、瓷环7、阳极电极10上下叠合,同心封接;所述触发极模块封装于瓷环7的壳壁上;所述触发极模块包括门极耳片4、门极管5、门极定位套6,所述门极管5封接于瓷环7的壳壁上,门极管5的外端露出瓷环7外,门极管5的内端置于瓷环7内;门极定位套6、门极耳片4分别与门极管5进行封接;所述门极耳片4、门极管5、门极定位套6同心封接。其中,门极管5、门极耳片4用于触发极引线。
所述阴极电极1、阳极电极10采用无氧铜,阴极电极1、阳极电极10的表面轴向设置台阶,用于内部芯片定位。
所述瓷环7采用95%氧化铝陶瓷环,瓷环7壳体外表面轴向均匀设置凸圆环,以增加“爬电距离”和提高工况下散热效果。
所述阳极法兰3的内表面径向设置凹槽,用于缓解阳极法兰3和瓷环7封接后产生的封接应力。
所述阳极电极10底部加盖铜环9,所述铜环9与阳极电极10同心封接,有效提高大功率晶闸管散热效果。
目前,国内外尚无用于直流输电的6英寸特高压晶闸管技术或产品。6英寸特高压晶闸管其芯片直径150mm(6英寸),重复峰值电压8000V,通态平均电流4000A,是目前世界最高水平。经测试其各项技术要求和制作水平均达到工作要求。此发明为世界首创,填补了该领域的空白。
本发明为特高压大功率环境下提供高强度、高气密性、高稳定性、高可靠性6英寸晶闸管配套的管壳。本发明采用高精密加工技术制造而成。技术指标:封接气密性≤1×10-9Pam3/S;铜电极平面度≤0.005mm;铜电极平行度≤0.03mm;法兰与铜电极同心度≤0.5;封接强度≥5KN/cm2。
Claims (7)
1.特高压大功率晶闸管元件管壳,包括管盖和底座,其特征是:所述管盖包括阴极电极(1)和阴极法兰(2),所述阴极法兰(2)同心封接在所述阴极电极(1)的外缘;所述底座由阳极法兰(3)、触发极模块、瓷环(7)、阳极密封圈(8)和阳极电极(10);所述阳极密封圈(8)同心封接在所述阳极电极(10)的外缘和瓷环(7)的底部;所述阳极法兰(3)、瓷环(7)、阳极电极(10)上下叠合,同心封接;所述触发极模块封装于瓷环(7)的壳壁上。
2.如权利要求1所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述触发极模块包括门极耳片(4)、门极管(5)、门极定位套(6),所述门极管(5)封装于瓷环(7)的壳壁上,门极管(5)的外端露出瓷环(7)外,门极管(5)的内端置于瓷环(7)内;门极定位套(6)、门极耳片(4)分别与门极管5进行封接。
3.如权利要求2所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述门极耳片(4)、门极管(5)、门极定位套(6)同心封接
4.如权利要求1所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述阴极电极(1)、阳极电极(10)采用无氧铜,阴极电极(1)、阳极电极(10)的表面轴向设置台阶。
5.如权利要求1所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述瓷环(7)采用95%氧化铝陶瓷环,瓷环(7)壳体外表面轴向均匀设置凸圆环。
6.如权利要求1所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述阳极法兰(3)的内表面径向设置凹槽。
7.如权利要求1或2所述的特高压大功率晶闸管元件管壳,其特征是:所述阳极电极(10)底部加盖铜环(9),所述铜环(9)与阳极电极(10)同心封接。
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CN102217059A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-10-12 | 华为技术有限公司 | 一种封装用绝缘环、绝缘环组合件和封装体 |
CN102554561A (zh) * | 2011-02-01 | 2012-07-11 | 郑维舟 | 一种电力半导体管壳的制作方法 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100714 |