CN103269169A - 晶闸管整流模块 - Google Patents

Abstract

一种晶闸管整流模块，包括：机箱、晶闸管整流单元、脉冲放大单元、阻容吸收单元、显示单元、交直流母排、大电流端子等。晶闸管整流模块为嵌入式结构，机箱为外壳；嵌入式结构的晶闸管整流模块通用性更强、对外接口更少，外型更加美观，散热简便，不同的组合配置方式生成多样化的产品，来满足不同用户的需求，适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁电流20A及以下的励磁系统、自动控制系统、测试系统等系统。

Description

晶闸管整流模块

技术领域

本发明涉及晶闸管整流模块，适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁电流20A及以下的励磁系统、自动控制系统、测试系统等系统的一种通用化、集成化、模块化，用于将三相交流电源通过三相全控晶闸管整流模块转变为合适的脉动的直流电源。

背景技术

随着客户对励磁产品个性化需求越来越多，励磁产品呈现多样化、定制化趋势，造成研发、维护成本高，产品一致性、可靠性、维修性差。实现励磁产品模块化、标准化，可以大大提高产品的研发效率，降低成本，提高产品工艺性，更好更快满足用户差别化需求，目前普遍使用的情形是：

（a）模块化程度不高。没有进行模块化的考虑，而且客户对产品个性化需求越来越多、定制产品占了相当大的比例。

（b）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。

（c）安装维修不便。许多整流装置由于结构设计没有模块化、方便性的考虑，给安装、维修带来很多的不便，有时为了要维修一个部件或元件而需拆卸很多别的部件来实现，不仅工作量大，而且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嵌入式结构，集成了各种单元模块，同时通用性强、对外接口少的晶闸管整流模块，适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁电流20A及以下的励磁系统、自动控制系统、测试系统等系统，以满足产品模块化、通用化、集成化等需求，具有可维护性高、功率扩展方便等优点。

本发明公开了一种模块化设计的晶闸管整流模块，包括机箱1、整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4、显示单元5；

所述机箱1用于容纳、安装整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4；

所述脉冲放大单元3的输入是外接六路脉冲信号，其输出端与整流单元2控制端相连，用于传递触发脉冲，同时，进行一次回路与二次回路的隔离；

所述阻容吸收单元4并联在六个晶闸管元件16的两端，用于吸收换向尖峰过电压；

所述显示单元5与脉冲放大单元3相连，用于显示每项触发脉冲正常与否。

本申请进一步优选以下技术方案：

所述机箱1包括前板8、背板9、两个顶板10和两个侧板11；

所述整流单元2包括6个晶闸管元件16和散热器17，所述晶闸管元件16均匀分布排列固定在散热器17上，所述散热器17安装在机箱1背板9上部，其中所述散热器17位于所述背板9上部的外侧，晶闸管元件16位于所述所述背板9上部的内侧；

所述脉冲放大单元3安装在背板9下部的机箱1内侧，包括6个脉冲驱动电路，脉冲放大单元3的输入端通过焊接在背板9上的电路板上的端子29与外部控制单元相连，输出端分别连接至6个晶闸管元件15的控制端；

所述阻容吸收单元4通过铆接螺柱安装在机箱1前板8内侧上部，包括电阻19、电容20和端子21，所述电阻19、电容20和端子21焊接在位于前板8上部电路板上；

所述显示单元5安装在机箱1的前板8内侧下部，包括发光二极管23和IDC连接器24，发光二极管23嵌入在机箱1前板8上并通过IDC连接器24连接14芯排线25与脉冲放大单元3相连。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，整流模块包括母排，母排通过组合螺钉安装在晶闸管元件的接线端子上。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，母排包括交流侧输入母线（A、B、C）和直流侧输出母排（+、-），交流侧输入母排（A、B、C）分布在晶闸管上部接线端子，直流侧输出母排（+、-）分布在晶闸管整流模块的内中侧，交流侧输入母排（A、B、C）通过导线分别与大电流端子交流输入的A、B、C三相相连，直流侧输出母排（+、-）通过导线分别与大电流端子直流输出+、-端相连。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，阻容吸收单元包括电阻和电容，电阻和电容焊接在电路板上，阻容吸收单元通过组合螺钉安装在机箱前板内上部的铆接螺柱上。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，灯板包括发光二极管和IDC连接器，发光二极管透过机箱前板开孔显示，IDC连接器通过14芯排线与脉冲放大单元相连，显示每相触发脉冲的正常与否。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，脉冲触发单元通过其焊接在电路板上的端子与外部控制单元相连，即控制器可控制晶闸管元件的触发脉冲，从而实现晶闸管整流的目的。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，机箱为铝合金箱体，分为前板、背板、顶板、侧板、横梁、法兰、限位铰链，不脱出螺钉等，顶板开有散热通风窗，机箱屏蔽性能好。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，散热器为型材式铝散热器。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，阻容吸收单元包括6个相同的高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器和12个金属氧化膜电阻。

作为本发明晶闸管整流模块进一步的实现方式，通过采用整体嵌入式结构集成了各种单元模块。晶闸管整流模块通用性更强、对外接口更少，外型更加美观，散热简单，模块化程度高、可维护性高以及功率扩展方便等，通过不同的组合配置方式可以生成多样化的产品，来满足不同用户的需求，适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁系统、自动控制系统、测试系统等系统。

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，下面将对实施例案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现例案，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是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的结构示意轴测图；

图2是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的结构示意背视图；

图3是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的结构示意正视布置图；

图4是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的结构示意左剖视图；

图5是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的主电路图。

其中：1-机箱，2-整流单元，3-脉冲放大单元，4-阻容吸收单元，5-显示单元，6-交直流母排，7-大电流端子，8-前板，9-背板，10-顶板，11-侧板，12-横梁，13-法兰，14-限位铰链，15-不脱出螺钉，16-整流元件，17-散热器，18-脉冲驱动电路，19-电阻，20-电容，21-端子，22-阻容吸收连接线，23-发光二级管，24-IDC连接器，25-14芯排线，26-交流输入输出导线，27-A、B、C三相交流输入母排，28-+、-直流输出母排，29-脉冲控制输入端子，30-散热器固定螺钉，31-脉冲单元固定螺钉，32-阻容吸收单元固定螺钉，33-显示单元固定螺钉，34-交直流母排与元件固定螺钉，35-铆接螺柱，36-接地螺栓，37-元件与脉冲驱动连接导线、38-安装螺钉。

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，所描述的实现例案仅仅是本发明的一部分实施例案，而不是全部的实施例案。基于本发明中的实施例案，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案，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、5、所示的晶闸管整流模块包括机箱1，整流单元2，脉冲放大单元3，阻容吸收单元4，显示单元5，交直流母排6，大电流端子7。

其中：图1所示机箱1为铝合金箱体，分为前板8、背板9、顶板10、侧板11、横梁12、法兰13、限位铰链14、防脱螺钉15以及安装螺钉38等，侧板11、横梁12、法兰13通过安装螺钉38固定，限位铰链14通过安装螺钉固定在横梁11上，前板8可通过限位铰链14和防脱螺钉15固定在横梁11上，限位铰链14可以限制前板的打开角度，晶闸管整流模块整体嵌入式结构。图2为图1所示晶闸管整流模块的背视图。

如图3所示，整流单元2包括晶闸管元件16和散热器17，晶闸管元件16均匀分布排列固定在散热器17上，散热器通过螺栓固定在机箱的背板上部；散热器17为型材式铝散热器，通过严格的散热计算与仿真，得到适合的散热面积及散热器形状，满足晶闸管整流模块的散热需求。脉冲放大单元3由脉冲驱动回路组成，安装在机箱1背板9前下部的铆接螺柱35上，阻容吸收单元包括六路阻容吸收回路，用于吸收换向尖峰过电压，每一路阻容吸收回路由一个高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器串联两个并联的功率金属膜电阻器组成，由于功率较大的电阻的体积较大，不符合模块的对空间的要求，故选用并联电阻的形式，其安装在机箱1前板8内上部的铆接螺柱35上，更便于拆装；显示单元5包括发光二极管23和IDC连接器24，发光二极管透过机箱1的前板8显示，IDC连接器24通过14芯排线25与脉冲放大单元相连，发光二极管并联在脉冲变压器的二次侧输出端，用于显示每相触发脉冲的正常与否，显示单元安装在机箱1的前板8内下部的铆接螺柱35上，便于显示及拆装；交直流母排6固定在晶闸管元件16上，通过导线26与大电流端子7相连，大电流端子7固定在机箱1的背板9外侧下部，大电流端子7与脉冲放大单元的脉冲端子29分别采用穿墙端子形式，连接至机箱外部。

图4则是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的结构示意左剖视图。如图所示，从前到后可分三层结构，第一层安装显示单元、阻容吸收单元；第二层安装脉冲放大单元、交直流母排、晶闸管元件等；第三层为铝型材散热器以及大电流端子等。图5是本发明晶闸管整流模块一种具体实现方式的主电路图，如图所示，交流接入A、B、C三相，经晶闸管元件整流成直流+、-输出，其中晶闸管元件的两端并联阻容吸收回路用于吸收换向尖峰过电压；而脉冲放大单元输入端接入脉冲控制信号，经脉冲放大板放大后输出导通整流桥的晶闸管；而显示单元直接与脉冲放大单元相连，用于显示每项触发脉冲正常与否。

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晶闸管整流模块采用了整体可嵌入式的安装方式，模块的前面有法兰，法兰有安装孔，安装时从前向后将模块推进柜体内或安装板上，固定好左右共4个螺钉，再连接好大电流端子插头和脉冲端子插头，即可完成安装。拆卸时则过程相反，先将大电流端子插头和脉冲端子插头拔出，再将安装螺栓拧松即可将晶闸管整流模块抽出。

为了便于功率扩展，本发明具体实施方式将交直流母排6进出线端布置在嵌入式结构的后侧，并且散热器直接装于其机柜内，通过机柜内的通风，将热量带走；为了调试和维修的方便，后部还有二次线接口，不但可以输入脉冲量，还可以检测信号，而无需拆卸任何部件。为本发明具体实施方式将脉冲指示显示单元布置在晶闸管整流模块的前侧，便于工作人员观察故障或状态指示灯是否正常，而不用拆卸任何部件。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，并优化了模块的电气性能。

该晶闸管整流模块额定输入的阳极电压≤380Vrms，额定输出电流20A及以下，强励运行能力满足短时2倍强励运行电流（20s40A）的要求，频率50Hz～500Hz，适应环境温度0℃～+40℃，整流模块的外壳防护等级为IP20，安装地点振动频率严酷度等级为10～150Hz，振动加速度不大于5m/s2，整流模块主回路绝缘耐压为2000Vrms/1min，晶闸管整流模块通用性更强、对外接口更少，外型更加美观，散热简单，模块化程度高、可维护性高以及功率扩展方便等，通过不同的组合配置方式可以生成多样化的产品，来满足不同用户的需求，该整流模块适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁电流20A及以下的发电机组励磁系统、自动控制系统、测试系统等系统。

以上所述仅是本发明的优选实现方式，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色，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶闸管整流模块，包括机箱（1）、整流单元（2）、脉冲放大单元（3）、阻容吸收单元（4）、显示单元（5）；其特征在于：

所述机箱（1）用于容纳、安装整流单元（2）、脉冲放大单元（3）、阻容吸收单元（4）；

所述脉冲放大单元（3）的输入端外接六路脉冲信号，其输出端与整流单元（2）控制端相连，用于传递触发脉冲，同时进行一次回路脉冲变的原边输入端与二次回路脉冲变的副边输出端的隔离；

所述阻容吸收单元（4）并联在六个晶闸管元件（16）的两端，用于吸收换向尖峰过电压；

所述显示单元（5）与脉冲放大单元（3）相连，用于显示每项触发脉冲正常与否。

2.根据权利要求1所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述机箱（1）包括前板（8）、背板（9）、两个顶板（10）和两个侧板（11）；

所述整流单元（2）包括6个晶闸管元件（16）和散热器（17），所述晶闸管元件（16）均匀分布排列且固定在散热器（17）上，所述散热器（17）安装在机箱（1）背板（9）上部，其中所述散热器（17）位于所述背板（9）上部的外侧，晶闸管元件（16）位于所述所述背板（9）上部的内侧；

所述脉冲放大单元（3）安装在背板（9）下部的机箱（1）内侧，包括6个脉冲驱动电路，脉冲放大单元（3）的输入端通过焊接在背板（9）上的电路板上的端子（29）与外部控制单元相连，输出端分别连接至6个晶闸管元件（16）的控制端；

所述阻容吸收单元（4）通过铆接螺柱安装在机箱（1）前板（8）内侧上部，包括电阻（19）、电容（20）和端子（21），所述电阻（19）、电容（20）和端子（21）焊接在位于前板（8）上部电路板上；

所述显示单元（5）安装在机箱（1）的前板（8）内侧下部，包括发光二极管（23）和IDC连接器（24），发光二极管（23）嵌入在机箱（1）前板（8）上并通过IDC连接器（24）连接14芯排线（25）与脉冲放大单元（3）相连。

3.根据权利要求2所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述晶闸管整流模块还包括交直流母排（6）和大电流端子（7）；

所述交直流母排（6）固定在晶闸管元件（16）上，通过组合螺钉（34）安装在晶闸管元件（16）的接线端上；

所述大电流端子（7）固定在机箱（1）的背板（9）外侧下部。

4.根据权利要求3所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述交直流母排（6）包括交流侧输入母排（27，A、B、C）和直流侧输出母排（28，+、-），交流侧输入母排分布在晶闸管元件上部，直流侧输出母排（+、-）分布在晶闸管元件的下部，交流侧输入母排通过导线分别与大电流端子（7）交流输入的A、B、C三相相连，直流侧输出母排通过导线分别与大电流端子（7）直流输出（+、-）端相连。

5.根据权利要求2所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述阻容吸收单元（4）通过组合螺钉（32）安装在机箱（1）前板（8）内上部的铆接螺柱（35）上，包括六路阻容吸收回路，每一路阻容吸收回路由一个高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器串联两个并联的功率金属膜电阻器组成。

6.根据权利要求2-5任一权利要求所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述机箱（1）为铝合金箱体，散热器（17）为型材式铝散热器。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的晶闸管整流模块，其特征在于：

所述机箱（1）还包括4个横梁（12）、法兰（13）、限位铰链（14）、防脱螺钉（15）、安装螺钉（38）；

所述法兰（13）与横梁（12）以及侧板（11）通过安装螺钉（38）固定在机箱的两侧；

前板通过一侧的限位铰链（14）固定在横梁（12）上，另一侧可通过两个防脱螺钉（15）固定在横梁（12）上；顶板（10）开有散热通风窗。

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