CN102044982B - 一种模块化晶闸管整流单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化晶闸管整流单元的具体实施方式，包括：整流单元、阻容吸收单元、支撑架和控制盒，模块化晶闸管整流单元为抽屉式结构，整流单元包括晶闸管元件和散热器，晶闸管元件分布排列在散热器上，整流单元安装在模块化晶闸管整流单元的底部，阻容吸收单元安装在模块化晶闸管整流单元的中部，支撑架固定在整流单元的散热器的四周，用来支撑固定模块化晶闸管整流单元的中上层，控制盒固定在模块化晶闸管整流单元的最上层。通过实施本发明所描述的技术方案，抽屉式结构的模块化整流单元通用性更强、对外接口更少，外观更加美观，散热方式可选，可以很好地满足现代工业传动变流器领域模块化程度高，可维护性高及功率扩展方便的要求。

Description

一种模块化晶闸管整流单元

技术领域

本发明涉及一种晶闸管整流单元，尤其是涉及一种应用于工业传动变流器领域内的一种通用化、集成化、模块化晶闸管整流单元，用于将交流电转变为合适的直流电。

背景技术

由于工业传动变流器领域对其产品要求模块化程度高，可维护性高。目前普遍使用的情形是：

（1）模块化程度不高。没有进行模块化的考虑，产品是按照客户提供的尺寸而单独设计的。用于工业传动变流器的整流单元一般分为二极管整流单元、晶闸管整流单元和四象限整流器。由于三者电路结构和控制不同，因而产品的接口各种各样无法互换。

（2）体积过大。许多整流器中的元件都采用的平板式晶闸管通过与型材散热器压接而成，这就造成体积过大，安装及拆卸都很困难。

（3）功率系列化困难。满足不同功率等级的要求，必须对元件进行串、并联使用，这样往往导致在结构上需作很大程度上的改动，才能满足于不同容量的要求。

（4）安装维修不便。许多整流器由于结构设计缺乏模块化、方便性的考虑，给安装维修带来极大的不便，常常为了要维修一个部件或元件而需拆卸很多别的部件或元件，这样除了工作量大以外，还给系统的可靠性及整体寿命带来严重的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用抽屉式结构，集成了各种单元模块，同时通用性强、对外接口少的模块化晶闸管整流单元，以满足现代工业传动变流器领域模块化程度高，可维护性高及功率扩展方便的要求。

本发明具体提供了一种模块化晶闸管整流单元的实施方式，一种模块化晶闸管整流单元，包括整流单元、阻容吸收单元、支撑架和控制盒，模块化晶闸管整流单元为抽屉式结构，整流单元包括晶闸管元件和散热器，晶闸管元件均匀分布排列在散热器上，整流单元安装在所述模块化晶闸管整流单元的底部，阻容吸收单元安装在模块化晶闸管整流单元的中部，支撑架固定在整流单元的散热器的四周，用来支撑固定模块化晶闸管整流单元的中上层，控制盒固定在模块化晶闸管整流单元的最上层。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，整流单元包括叠层母排和脉冲触发单元，叠层母排通过组合螺钉安装在晶闸管元件的接线端子上，脉冲触发单元整体安装在一块长条形支板上。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，叠层母排包括交流侧输入母排A、B、C和直流侧输出母排P、N。交流侧输入母排A、B、C和直流侧输出母排P、N分布在模块化晶闸管整流单元的左右两侧，交流侧输入母排A、B、C分别与交流输入的U、V、W三相相连，直流侧输出母排P、N分别与直流输出正负端相连。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，阻容吸收单元包括电阻和电容，电阻和电容共同安装在环氧板上，阻容吸收单元通过L形支架与支撑架相连。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，控制盒包括控制单元，控制单元为三相整流控制单元，控制单元与脉冲触发单元相连，控制晶闸管元件的触发脉冲。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，控制盒的外壳为开有网格的金属屏蔽层。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，散热器为插片式铝散热器。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，脉冲触发单元由6个相同的触发脉冲盒组成。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，阻容吸收单元包括12个相同的高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器和12个功率被釉层线绕电阻。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元进一步的实施方式，控制单元可实现模块超温保护；实现各种过压、过流保护等；并可通过光纤串行通讯的方式与DCU（Drive Control Unit，传动控制单元）交换整流单元模块状态信息。

通过实施本发明具体实施方式所描述的一种模块化晶闸管整流单元，通过采用抽屉式结构集成了各种单元模块。模块化的晶闸管整流单元通用性更强、对外接口更少，外观更加美观，散热方式可选，可以很好地满足现代工业传动变流器领域模块化程度高，可维护性高及功率扩展方便的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种模块化晶闸管整流单元一种具体实施方式的结构示意主视图；

图2是本发明一种模块化晶闸管整流单元一种具体实施方式的结构示意俯视图；

图3是本发明一种模块化晶闸管整流单元一种具体实施方式的结构示意左视图；

图4是本发明一种模块化晶闸管整流单元一种具体实施方式的结构示意右视图；

图5是本发明一种模块化晶闸管整流单元一种具体实施方式的电路结构示意图；

其中：1-整流单元，2-阻容吸收单元，3-支撑架，4-控制盒，5-散热器，6-叠层母排，7-晶闸管元件，8-脉冲触发单元，9-电阻，10-电容，11-主电路，12-控制单元，13-拉手，14-光纤接口，15-DCU。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

作为本发明一种模块化晶闸管整流单元的具体实施方式，如图1、2、3、4所示的模块化晶闸管整流单元包括整流单元1、阻容吸收单元2、支撑架3和控制盒4。其中：整流单元1安装在模块化晶闸管整流单元抽屉式结构的底部，它具体包括模块封装型的晶闸管元件7、散热器5、叠层母排6以及脉冲触发单元8。晶闸管元件7按照散热器5的外形和散热面热量的均匀分布排列在散热器上5；散热器5为插片式铝散热器，增加翅片可以增加散热面积；叠层母排6通过组合螺钉安装在晶闸管元件7的接线端子上；脉冲触发单元8由6个相同的触发脉冲盒构成，安装于一个长条形支板上构成一个整体以便于拆装。阻容吸收单元2安装在抽屉式结构的中部，内部由12个电容器及12个线绕电阻构成，器件共同安装在环氧板上，该阻容吸收单元2通过L型支架与支撑架3相连。支撑架3固定在整流单元1中散热器5的四周，用来支撑固定抽屉结构的中上层。另外，位于整流单元1下部的两根支撑架还能起到抽屉导轨的作用。

控制盒4固定在抽屉式结构的最上层，控制盒4外部为金属屏蔽盒，其内部包括控制单元12，控制单元12为三相整流控制单元，该控制盒4的盒盖上开有网格，可供观察控制单元12上的状态指示灯，操作人员也可以不拆卸盒盖而透过其上的网格观察控制板或其它部件上的指示灯。控制单元12作为整流器控制级驱动板，与整流单元1中的触发脉冲单元8相连，担负晶闸管触发脉冲的控制功能。三相整流控制单元通过采集散热器温度检测信号，并根据温度检测信号进行处理判断，实现对模块超温保护，另外还可实现各种过压和过流保护等。并可通过光纤接口14以光纤串行通讯的方式与DCU（传动控制单元）15交换整流单元模块状态信息。

模块式晶闸管元件与同容量分立器件相比具有体积小、重量轻、结构紧凑、接线方便等特点。叠层母排6包括交流侧输入母排A、B、C、直流侧输出母排P、N。如图1和图2所示，交流侧输入母排A、B、C和直流侧输出母排P、N分布在模块化晶闸管整流单元的左右两侧。其中，通常是A、B、C三相分别对应于U、V、W相，P、N为直流输出正负母排。阻容吸收单元2安装在抽屉式结构的中部，内部由12个相同的高压交流金属化聚丙烯膜介质电容10以及12个RX20型功率被釉层线绕电阻9构成，器件共同安装在环氧板上，该阻容吸收单元2通过L型支架与支撑架3相连。

为了能够方便、轻松地安装和拆卸，本发明具体实施方式所描述的模块化晶闸管整流单元采用了抽屉式的安装方式，整个模块就相当于一个可以推进和抽出的抽屉，模块的前面装有两个拉手13，模块底部的支撑3以及对应的柜体位置都装有聚四氟乙烯材质的导板，安装时顺着导板采用从控制盒侧往柜体内推的方式，将模块平推到底，将散热器推入柜体风道内，并通过散热器5上的安装孔用螺栓将其紧固在柜体上，再连接好进出线母排和控制插座即可。拆卸时则过程相反，先将控制插座拔开及进出母排拆开，再将安装螺栓拧松即可将变流器模块抽出。

为了便于功率扩展，本发明具体实施方式将强电部分即叠层母排6进出线端布置在抽屉式结构的左右两侧，让散热器直接装于风道内，这样有利于多个模块上下平行安装，这样可共用一个风道及公共的交直流母排，节约空间，同时增加了散热方式的可选择性。为了调试和维修的方便，本发明具体实施方式将弱电部分即控制单元12布置在模块化晶闸管整流单元的最外侧，便于工作人员观察、测试及连接器插拔。为了让弱电部分不受强电的干扰，采用了带网格的金属屏蔽盒，调试或维修时可以通过网格观测里边故障或状态指示灯是否正常，而不用拆卸任何部件。当需要检测控制盒内的信号时，也只要将其盒盖拆下即可，而无需拆卸别的部件。总体说来，整个模块的布置减少了安装、检测与维修的工作量，并尽可能优化了模块的电气性能。

该模块化晶闸管整流单元已经应用于400V/400kw商用空调变频器和600V/2.5MW石油钻机网电改造变频器的具体实施方案当中。在这两种具体实施方案当中，变频器虽然功率等级不同，但其外观、对外接口、风道设计均基本保持不变，很好的适应了现有工业传动变流器领域的通用接口，也方便了用户改造时对标准器件的选用。具体实施方案当中的模块化晶闸管整流单元对各器件放置进行合理布局，达到模块化、接口一致、功率扩展简单、维修拆卸方便等特点，完全满足现有工业传动变流器领域的需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：包括整流单元（1）、阻容吸收单元（2）、支撑架（3）和控制盒（4），模块化晶闸管整流单元为抽屉式结构，整流单元（1）包括晶闸管元件（7）和散热器（5），晶闸管元件（7）均匀分布排列在散热器（5）上，整流单元（1）安装在所述模块化晶闸管整流单元的底部，阻容吸收单元（2）安装在模块化晶闸管整流单元的中部，支撑架（3）固定在整流单元（1）的散热器（5）的四周，用来支撑固定模块化晶闸管整流单元的中上层，控制盒（4）固定在模块化晶闸管整流单元的最上层；所述的整流单元（1）包括叠层母排（6）和脉冲触发单元（8），叠层母排（6）通过组合螺钉安装在晶闸管元件（7）的接线端子上，脉冲触发单元（8）整体安装在一块长条形支板上；所述的阻容吸收单元（2）包括电阻（9）和电容（10），电阻（9）和电容（10）安装在环氧板上，阻容吸收单元（2）通过L形支架与支撑架（3）相连；所述的控制盒（4）包括控制单元（12），控制单元（12）为三相整流控制单元，控制单元（12）与脉冲触发单元（8）相连，控制晶闸管元件（7）的触发脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述的叠层母排（6）包括交流侧输入母排（A、B、C）和直流侧输出母排（P、N），交流侧输入母排（A、B、C）和直流侧输出母排（P、N）分布在模块化晶闸管整流单元的左右两侧，交流侧输入母排（A、B、C）分别与交流输入的U、V、W三相相连，直流侧输出母排（P、N）分别与直流输出正负端相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述控制盒（4）的外壳为开有网格的金属屏蔽层。

4.根据权利要求3所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述的散热器（5）为插片式铝散热器。

5.根据权利要求4所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述的脉冲触发单元（8）由6个相同的触发脉冲盒组成。

6.根据权利要求5所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述的阻容吸收单元（2）包括12个相同的高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器和12个功率被釉层线绕电阻。

7.根据权利要求6所述的一种模块化晶闸管整流单元，其特征在于：所述的控制单元（12）实现模块化晶闸管整流单元超温保护和过压、过流保护，并通过光纤串行通讯的方式与传动控制单元（DCU）交换整流单元模块状态信息。

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