CN103401436B - 一种整流回路模块及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种整流回路模块，包括壳体（1）、整流单元（2）、脉冲放大单元（3）、阻容吸收单元（4）、散热单元（5）、过流保护单元（6）、过温保护单元（7）、交直流母排（8）、穿墙端子（9）；其中整流单元（2）、脉冲放大单元（3）、阻容吸收单元（4）、散热单元（5）、过流保护单元（6）、过温保护单元（7）和交直流母排（8）设置在壳体（1）中；所述整流回路模块从上到下分四层结构，依次为，第一层为穿墙端子（9）、风机（26）；第二层为阻容吸收单元（4）、脉冲放大单元（3）；第三层为散热器（27）、晶闸管元件、过温保护单元（7）；第四层为过流保护单元（6）、交直流母排（8）。该模块为壁挂式结构，通用性强、对外接口少，不同的组合配置方式可生成多样化的产品。

Description

一种整流回路模块及其安装方法

技术领域

本发明涉及整流器，特别涉及整流器的整流回路模块化设计。

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。目前普遍使用的情形是：模块化程度不高，功率系列化困难，为满足不同功率等级的要求，必须对元件进行串、并联使用，往往导致在结构上需作很大程度的改动，导致安装维修不便，许多储能装置由于结构设计没有模块化，有时为了维修一个部件或元件需拆卸很多其它部件来实现，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。

而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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种壁挂式结构，集成了各种单元模块，同时通用性强、对外接口少的整流回路模块化设计，该模块适用于采用三相全控晶闸管整流的励磁电流400A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。

为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

一种整流回路模块，包括壳体1、整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4、散热单元5、过流保护单元6、过温保护单元7、交直流母排8、穿墙端子9；整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4、散热单元5、过流保护单元6、过温保护单元7、交直流母排8设置在壳体1中；

所述整流单元2包括3套共6个晶闸管元件构成的三相整流主电路，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；所述阻容吸收单元4并联在晶闸管元件的两端，用于吸收换向尖峰过电压；所述散热单元5包括风机26和散热器27，用于散出晶闸管工作时所损耗的热量；过流保护单元6为熔断器，串联在三相交流输入端和晶闸管元件之间；所述过温保护单元7为温度继电器，用于检测散热器的温度；所述交直流母排8连接所述整流单元2与外部交直流主电路；外部信号通过所述穿墙端子9与所述整流回路模块各单元连接；其特征在于：

整流回路模块从上到下分四层结构，依次为，第一层为穿墙端子9、风机26；第二层为阻容吸收单元4、脉冲放大单元3；第三层为散热器27、晶闸管元件、过温保护单元7；第四层为过流保护单元6、交直流母排8。

进一步地：壳体1包括顶板11、盖板17、主板10，风机支座12、安装板13、固定板14、夹板15、支架16、其中主板10竖直设置，包括两个竖直设置的平行的侧面板和一个与侧面板垂直的竖直设置的后面板，后面板在两个平行的侧面板之间，盖板17和后面板平行设置，主板10的两个侧面以及后面板和盖板17围成一个盒状，在盒的顶部水平安装顶板11则构成壳体1的外壳，顶板11上安装穿墙端子9；风机支座12水平安装在壳体1内的上部，固定板14连接主板10的两个侧面，竖直安装在风机支座12的下方，且与风机支座12保持一定距离；散热单元5包括风机26和散热器27，用于散出晶闸管工作时所损耗的热量；风机26安装于壳体1的风机支座12上，通过导线连接至穿墙端子9上，从而接入外部电源，散热器27竖直安装于壳体1主板10后面板上，且与风机支座12保持一定距离；安装板13的一边固定安装在风机支座12上，另一边固定安装在散热器27上，形成与水平方向成一定角度的倾斜安装面；夹板15水平安装在壳体1的底部，其上安装有支架16；盖板17上安装有挡板18。

整流单元2的晶闸管元件均匀分布排列且固定在散热器27上；

脉冲放大单元3安装在固定板14上，其输入端通过导线连接顶板11上的穿墙端子9，再与外部控制单元相连，其输出端通过导线分别连接至6个晶闸管元件的控制端；

阻容吸收单元4通过铆接螺柱安装在安装板13内侧，包括6套包括串联连接的电容20和电阻21，阻容吸收单元4焊接在电路板上，每套通过导线并联在每个晶闸管元件两端；

过温保护单元7安装在散热器27上部，当散热器温度超过动作值时温度继电器节点闭合，给控制器传输整流桥超温报警信号，过温保护单元7通过导线连接至穿墙端子9上，从而在超温时可向控制器报警；

母排8包括交流侧输入母排30和直流侧输出母排28，交流侧输入母排30和A、B、C三相交流输入连接，直流侧输出母排28分别和直流侧的正负极连接；过流保护单元6附有熔断报警装置，当整流模块主回路短路或长期过载时，熔断器将发热熔断分断故障支路的短路电流，保护晶闸管免受故障短路电流的危害；过流保护单元6的3个熔断器的一端分别和交流侧输入母排30的三相连接，另一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件的交流接线端子上，其报警端通过导线连接至穿墙端子9，以便在故障时与向控制器报警。交流侧输入母排分布在晶闸管元件下部，直流侧输出母排28分布在晶闸管元件的上部，直流侧输出的母排的一端与通过组合螺钉安装在晶闸管元件的接线端子上，另一端连接转接铜排29，转接铜排29通过夹板15伸出壳体外部，交流侧输入母排的一端与熔断器连接，另一端通过夹板15伸出壳体外部；

进一步地，壳体1为钣金喷塑，顶板11、挡板18开有散热通风窗；

散热器27为插片式铝散热器；

阻容吸收单元使用的电容器是高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器，而每套阻容吸收单元使用的电阻是2个并联的金属氧化膜电阻。

本发明还公开了上述整流回路模块的装配方法，该方法包括如下步骤：

1、将整流单元2安装到散热器27上后，将过温保护单元安装到散热器27上部，将过流保护单元6的3个熔断器的一端分别和交流侧输入母排30的三相连接，另一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件的交流接线端子上，2个直流侧输出母排的一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件直流接线端子正负极上，另一端分别连接转接铜排29；

2、将风机固定到风机支座12上，将脉冲放大单元3固定到固定板14上；阻容吸收单元4通过铆接螺柱安装到安装板13上；

3、将散热器27固定到主板10后面板上；将风机支座12连同风机固定到主板10上；将固定板14在壳体1内竖直固定安装；

4、将安装板13的垂直放入壳体，其一边固定安装在风机支座12上，另一边通过调整固定安装在散热器27上，形成与水平方向成一定角度的倾斜安装面；

5、对安装后的各单元进行布线，将脉冲放大单元3、过流保护单元6的信号线连接到穿墙端子9上；

6、安装壳体1的顶板11和盖板17，然后安装夹板15。

进一步地，将整流单元2安装到散热器27上时，整流单元2和散热器27的接触面涂导薄而均匀的热硅脂。

本发明通过采用壁挂式结构集成了各种单元模块，整流回路模块化设计通用性强、对外接口少，，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，各附图中，同样的附图标号代表相同或相似部分。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是本发明整流回路模块实施例的轴测图；

图2是本发明整流回路模块实施例的仰视图；

图3是本发明整流回路模块实施例的左剖视图；

图4是本发明整流回路模块实施例的分解图；

图5是本发明整流回路模块实施例的主电路图。

其中：1-壳体，2-整流单元，3-脉冲放大单元，4-阻容吸收单元，5-散热单元，6-过流保护单元，7-过温保护单元，8-交直流母排，9-穿墙端子，10-主板，11-顶板，12-风机支座，13-安装板，14-固定板，15-夹板，16-支架，17-盖板，18-挡板；19-绝缘板，20-电容，21-电阻，24-脉冲放大回路，26-风机，27-散热器，28-直流侧输出母排，29-转接排，30-交流侧输入母排。

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，而不是对本申请的限制。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。

作为本发明一种整流回路模块的具体实施方式，如图1、2、3、4、5所示。

图1是本发明整流回路模块实施例的轴测图，图2是本发明整流回路模块实施例的仰视图；

图3是本发明整流回路模块实施例的左剖视图；图4是本发明整流回路模块实施例的分解图；由图1至图4可见，整流回路模块包括壳体1、整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4、散热单元5、过流保护单元6、过温保护单元7、交直流母排8、穿墙端子9。

壳体1包括顶板11、盖板17、主板10，风机支座12、安装板13、固定板14、夹板15、支架16、其中主板10竖直设置，包括两个竖直设置的平行的侧面板和一个与侧面板垂直的竖直设置的后面板，后面板在两个平行的侧面板之间，盖板17和后面板平行设置，主板10的两个侧面以及后面板和盖板17围成一个盒状，在盒的顶部水平安装顶板11则构成壳体1的外壳，顶板11上安装有穿墙端子9，整流单元2、脉冲放大单元3、阻容吸收单元4、散热单元5、过流保护单元6、过温保护单元7、交直流母排8均容纳在该空间中。风机支座12水平安装在壳体1内的上部，固定板14连接主板10的两个侧面，竖直安装在风机支座12的下方，且与风机支座12保持一定距离；散热单元5包括风机26和散热器27，用于散出晶闸管工作时所损耗的热量；风机26安装于壳体1的风机支座12上，通过导线连接至穿墙端子9上，从而接入外部电源，散热器27竖直安装于壳体1主板10后面板上，且与风机支座12保持一定距离；安装板13的一边固定安装在风机支座12上，另一边固定安装在散热器27上，形成与水平方向成一定角度的倾斜安装面。夹板15水平安装在壳体1的底部，其上安装有支架16。盖板17上安装有挡板18，壳体1为钣金喷塑，顶板11、挡板18开有散热通风窗。

整流单元2包括3套共6个晶闸管元件构成的三相整流主电路，晶闸管元件均匀分布排列且固定在散热器27上，散热器27为插片式铝散热器；

脉冲放大单元3安装在固定板14上，其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；脉冲放大单元3包括6个脉冲驱动电路24，脉冲放大单元3的输入端通过导线连接顶板11上的穿墙端子9，再与外部控制单元相连，输出端通过导线分别连接至6个晶闸管元件的控制端；

阻容吸收单元4通过铆接螺柱安装在安装板13内侧，包括6套包括串联连接的电容20和电阻21，阻容吸收单元4焊接在电路板上，每套通过导线并联在每个晶闸管元件两端，用于吸收换向尖峰过电压；阻容吸收单元使用的电容器是高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器，而每套阻容吸收单元使用的电阻是2个并联的金属氧化膜电阻。

过温保护单元7为温度继电器，安装在散热器27上部，检测散热器的温度，当温度超过动作值时温度继电器节点闭合，给控制器开入整流桥超温报警信号，同时调节器统一管理，安排切柜或限负荷，过温保护单元7通过导线连接至穿墙端子9上，从而在超温时可向控制器报警。

母排8包括交流侧输入母排30和直流侧输出母排28，交流侧输入母排30和A、B、C三相交流输入连接，直流侧输出母排28分别和直流侧的正负极连接，交流侧输入母排分布在晶闸管元件下部，直流侧输出母排28分布在晶闸管元件的上部，交直流母排的一端通过组合螺钉安装在晶闸管元件的接线端子上，直流侧输出母排的另一端连接转接铜排29，转接铜排29通过夹板15伸出壳体外部，交流侧输入母排的另一端通过夹板15伸出壳体外部。

过流保护单元6即熔断器，其附有熔断报警装置，当整流模块主回路短路或长期过载时，快速熔断器将发热熔断分断故障支路的短路电流，保护晶闸管免受故障短路电流的危害。过流保护单元6安装于壳体1下部的交流侧输入母排30上，其报警端通过导线连接至穿墙端子9，以便在故障时与向控制器报警。

由图1和图3可见，本发明整流回路模块从上到下分四层结构，依次为，第一层穿墙端子9、风机26；第二层阻容吸收单元4、脉冲放大单元3；第三层散热器27、晶闸管、过温保护单元7；第四层过流保护单元6、交直流母排8。

图4是本发明整流回路模块一种具体实现方式的分解图，模块装配采用先部件装配，再整体装配方式的方式，首先进行晶闸管2、散热器27、温度继电器6、熔断器7、交直流母排8的安装，注意晶闸管2安装到散热器27上时，推荐涂导热硅脂，导热硅脂要尽量薄、均匀；其次将阻容吸收单元4安装到安装板13上，、将脉冲放大单元3固定到固定板14上、将风机安装到风机支座12上；再进行整体装配。整体装配步骤：a、将晶闸管部分安装所示部分从壳体底部装入；b、从前端将风机安装图所示部件放入、固定；c、将阻容板部件装入、固定，注意：阻容板安装要先垂直放入，然后调整到合适的位置进行固定；d、夹板、支架固定；e、顶板安装；f、按图5所示配线图进行配线。

图5是本发明大功率整流回路模块化设计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；交流输入侧有熔断器，附有熔断报警装置，当整流模块主回路短路或长期过载时，快速熔断器将发热熔断分断故障支路的短路电流，保护晶闸管免受故障短路电流的危害；还有温度继电器过温保护，当温度超过动作值时温度继电器节点闭合，给控制器开入整流桥超温报警信号，同时调节器统一管理，安排切柜或限负荷；以及风机电源信号。

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整流回路模块化设计采用了整体壁挂式的安装方式，模块的主板上有4个安装孔，安装时从前向后将模块推进柜体内或安装板上，固定好上下左右共4个螺钉，再连接好交流输入、直流输出铜排和穿墙端子插头，即可完成安装。拆卸时则过程相反，先将交流输入、直流输出铜排松动和窗墙端子插头拔出，再将安装螺栓拧松即可将大功率整流回路模块拉出。

为了便于功率扩展，本发明具体实施方式将交直流母排进出线端布置在壁挂式结构的下方，并且散热装置直接装于其装置内，通过装置内的通风，将热量带走；为了调试和维修的方便，上部还有二次线接口，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布置在大功率整流回路模块化设计的前侧，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。

该整流回路模块化设计额定输入的阳极电压≤380Vrms，额定输出电流大于40A小于400A，强励运行能力满足短时2倍强励运行电流（20s800A）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，大功率整流回路模块化设计通用性更强、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400A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)

1.一种整流回路模块，包括壳体(1)、整流单元(2)、脉冲放大单元(3)、阻容吸收单元(4)、散热单元(5)、过流保护单元(6)、过温保护单元(7)、交直流母排(8)、穿墙端子(9)；其中整流单元(2)、脉冲放大单元(3)、阻容吸收单元(4)、散热单元(5)、过流保护单元(6)、过温保护单元(7)和交直流母排(8)设置在壳体(1)中；

所述整流单元(2)包括3套共6个晶闸管元件构成的三相整流主电路，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)的控制端相连，用于传递触发脉冲；所述阻容吸收单元(4)并联在晶闸管元件的两端，用于吸收换向尖峰过电压；所述散热单元(5)包括风机(26)和散热器(27)，用于散出晶闸管工作时所损耗的热量；过流保护单元(6)为熔断器，串联在三相交流输入端和晶闸管元件之间；所述过温保护单元(7)为温度继电器，用于检测散热器的温度；所述交直流母排(8)连接所述整流单元(2)与外部交直流主电路；外部信号通过所述穿墙端子(9)与所述整流回路模块各单元连接；

所述整流回路模块从上到下分四层结构，依次为，第一层为穿墙端子(9)、风机(26)；第二层为阻容吸收单元(4)、脉冲放大单元(3)；第三层为散热器(27)、晶闸管元件、过温保护单元(7)；第四层为过流保护单元(6)、交直流母排(8)；其特征在于：

所述壳体(1)包括顶板(11)、盖板(17)、主板(10)，风机支座(12)、安装板(13)、固定板(14)、夹板(15)、支架(16)、其中主板(10)竖直设置，包括两个竖直设置的平行的侧面板和一个与侧面板垂直的竖直设置的后面板，后面板在两个平行的侧面板之间，盖板(17)和后面板平行设置，主板(10)的两个侧面以及后面板和盖板(17)围成一个盒状，在盒的顶部水平安装顶板(11)构成壳体(1)的外壳，顶板(11)上安装穿墙端子(9)；风机支座(12)水平安装在壳体(1)内的上部，固定板(14)连接主板(10)的两个侧面，竖直安装在风机支座(12)的下方，且与风机支座(12)保持一定距离；风机(26)安装于壳体(1)的风机支座(12)上，通过导线连接至穿墙端子(9)上，从而接入外部电源，散热器(27)竖直安装于壳体(1)主板(10)后面板上，且与风机支座(12)保持一定距离；安装板(13)的一边固定安装在风机支座(12)上，另一边固定安装在散热器(27)上，形成与水平方向成一定角度的倾斜安装面；夹板(15)水平安装在壳体(1)的底部，其上安装有支架(16)；盖板(17)上安装有挡板(18)。

2.根据权利要求1所述的整流回路模块，其特征在于：

所述整流单元(2)的晶闸管元件均匀分布排列且固定在散热器(27)上；

所述脉冲放大单元(3)安装在固定板(14)上，其输入端通过导线连接顶板(11)上的穿墙端子(9)，再与外部控制单元相连，其输出端通过导线分别连接至6个晶闸管元件的控制端；

所述阻容吸收单元(4)通过铆接螺柱安装在安装板(13)内侧，包括6套串联连接的电容(20)和电阻(21)，阻容吸收单元(4)焊接在电路板上，每套通过导线并联在每个晶闸管元件两端；

所述过温保护单元(7)安装在散热器(27)上部，当散热器温度超过动作值时温度继电器节点闭合，给控制器传输整流桥超温报警信号，过温保护单元(7)通过导线连接至穿墙端子(9)上，从而在超温时可向控制器报警；

所述母排(8)包括交流侧输入母排(30)和直流侧输出母排(28)，交流侧输入母排(30)和A、B、C三相交流输入连接，直流侧输出母排(28)分别和直流侧的正负极连接；过流保护单元6附有熔断报警装置，当整流模块主回路短路或长期过载时，熔断器将发热熔断分断故障支路的短路电流，保护晶闸管免受故障短路电流的危害；过流保护单元(6)的3个熔断器的一端分别和交流侧输入母排(30)的三相连接，另一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件的交流接线端子上，其报警端通过导线连接至穿墙端子(9)，以便在故障时与向控制器报警，交流侧输入母排分布在晶闸管元件下部，直流侧输出母排(28)分布在晶闸管元件的上部，直流侧输出的母排的一端与通过组合螺钉安装在晶闸管元件的接线端子上，另一端连接转接铜排(29)，转接铜排(29)穿过夹板(15)伸出壳体外部，交流侧输入母排的一端与熔断器连接，另一端穿过夹板(15)伸出壳体外部。

3.根据权利要求2所述的整流回路模块，其特征在于：所述壳体(1)为钣金喷塑，顶板(11)、挡板(18)开有散热通风窗。

4.根据权利要求2所述的整流回路模块，其特征在于：所述散热器(27)为插片式铝散热器。

5.根据权利要求2所述的整流回路模块，其特征在于：所述阻容吸收单元(4)使用的电容器是高压交流金属化聚丙烯膜介质电容器，而每套阻容吸收单元使用的电阻是2个并联的金属氧化膜电阻。

6.一种如权利要求2-5任一项所述整流回路模块的装配方法，包括如下步骤：

a、将整流单元(2)安装到散热器(27)上后，将过温保护单元安装到散热器(27)上部，将过流保护单元(6)的3个熔断器的一端分别和交流侧输入母排(30)的三相连接，另一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件的交流接线端子上，直流侧输出母排的一端分别通过组合螺钉安装在晶闸管元件直流接线端子正负极上，另一端分别连接转接铜排(29)；

b、将风机(26)固定到风机支座(12)上，将脉冲放大单元(3)固定到固定板(14)上；阻容吸收单元(4)通过铆接螺柱安装到安装板(13)上；

c、将散热器(27)固定到主板(10)后面板上；将风机支座(12)连同风机(26)固定到主板(10)上；将固定板(14)在壳体(1)内竖直固定安装；

d、将安装板(13)垂直放入壳体，其一边固定安装在风机支座(12)上，另一边通过调整固定安装在散热器(27)上，形成与水平方向成一定角度的倾斜安装面；

e、对安装后的各单元进行布线，将脉冲放大单元(3)、过流保护单元(6)的信号线连接到穿墙端子(9)上；

f、安装壳体(1)的顶板(11)和盖板(17)，然后安装夹板(15)。

7.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于，将整流单元(2)安装到散热器(27)上时，整流单元(2)和散热器(27)的接触面涂导薄而均匀的热硅脂。