CN106533203B - 一种高压大功率晶闸管串联组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压大功率晶闸管串联组件，包括：晶闸管组、避雷器组、连接件和压接块；所述晶闸管组包括数个串联的晶闸管；所述避雷器组包括数个串联的避雷器。各所述晶闸管与对应的所述避雷器通过所述连接件并联，可以实现对各所述晶闸管的独立过电压防护，从而提高所述组件的稳定性和安全性。所述连接件中的避雷器支撑块上设有两个螺孔，两个所述螺孔作为所述组件的阳极和阴极接入点，当需要调节所述组件的工作电压时，只需选择不同的所述避雷器支撑块所对应的两个螺孔作为接入点，即通过调节实际串联的所述晶闸管的数目，灵活调节所述组件的工作电压，无需拆卸和更换所述组件。所述组件结构简单，且结构紧凑可靠，便于用户使用。

Description

一种高压大功率晶闸管串联组件

技术领域

本发明涉及电力电子高压大容量功率变换技术领域，特别涉及一种高压大功率晶闸管串联组件。

背景技术

晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，是一种大功率开关型半导体器件。晶闸管为PNPN四层半导体结构，它有三个极，分别为阳极，阴极和控制极。晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因而广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

在高压大容量功率变换技术的实际应用中，由于线路电压高而电力电子元件耐压能力相对较弱，因此在高电压系统中使用晶闸管时，通常需将多个晶闸管串联起来才能达到耐压要求。在不同的工作电压下，串联的晶闸管数量也不同。现有的晶闸管串联组件通常把多个晶闸管压接在一起，当工作电压改变时，拆卸更换组件里的晶闸管，通过改变串联晶闸管的数目以适应相应的工作电压。

申请人在实践过程中发现，拆卸更换晶闸管组件时，由于大容量的晶闸管组很重，需要很大的托举力，且需重新调节压接力，费时费力，用户使用不便。同时，现有的串联晶闸管组件大多是整个组件使用一个避雷器进行过电压防护，即使系统工作电压并未超过串联晶闸管组件的耐受电压，但由于串联晶闸管组件上存在电压不均匀的问题，也可能导致组件上某只晶闸管因过电压而损坏。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种高压大功率晶闸管串联组件，以解决现有晶闸管串联组件使用不便，且稳定性和安全性不足的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种高压大功率晶闸管串联组件，包括：晶闸管组、避雷器组、连接件和压接块；

所述晶闸管组包括数个串联的晶闸管；所述避雷器组包括数个串联的避雷器；所述晶闸管和所述避雷器的数量相等；

所述连接件包括：晶闸管连接板和避雷器连接件；

所述避雷器连接件包括：避雷器支撑块和与所述避雷器支撑块相连接的避雷器连接板；

所述晶闸管连接板与所述避雷器连接板相连接；

相邻的两个所述晶闸管通过所述晶闸管连接板相连接；

所述晶闸管组两端与所述压接块通过所述晶闸管连接板相连接；

相邻的两个所述避雷器通过所述避雷器连接件相连接；

所述避雷器组的两端与所述避雷器支撑块通过所述避雷器连接板相连接；

所述避雷器与所述避雷器支撑块的厚度之和等于所述晶闸管的厚度；

所述避雷器支撑块上设有两个螺孔，两个所述螺孔沿垂直于各所述晶闸管串联的方向排列。

优选地，所述压接块上设有至少一个压接块通孔；所述晶闸管连接板上设有至少一个与所述压接块通孔位置相对应的晶闸管连接板通孔；所述避雷器支撑块上设有至少一个支撑块通孔；所述避雷器连接板上设有至少一个与所述支撑块通孔位置相对应的避雷器连接板通孔。

优选地，所述高压大功率晶闸管串联组件还包括绝缘杆；所述绝缘杆位于所述压接块通孔和所述晶闸管连接板通孔内；所述晶闸管组、所述晶闸管连接板和所述压接块通过所述绝缘杆串接；所述绝缘杆位于所述支撑块通孔和所述避雷器连接板通孔内；所述避雷器组、所述避雷器连接板和所述避雷器支撑块通过所述绝缘杆串接。

优选地，所述高压大功率晶闸管串联组件还包括螺母，所述螺母与所述绝缘杆紧固连接。

优选地，所述晶闸管连接板与所述避雷器连接板为一体成型。

优选地，所述避雷器为氧化锌避雷器。

优选地，所述连接件和所述压接块均采用铝合金材料。

优选地，所述绝缘杆与所述螺母均采用环氧树脂材料。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种高压大功率晶闸管串联组件，包括：晶闸管组、避雷器组、连接件和压接块；所述晶闸管组包括数个串联的晶闸管；所述避雷器组包括数个串联的避雷器。本发明充分考虑到电压不均匀特性，使各所述晶闸管与对应的所述避雷器通过所述连接件并联，可以实现对所述晶闸管组中的每个所述晶闸管的独立过电压防护，提高所述高压大功率晶闸管串联组件的稳定性和安全性；所述连接件中的所述避雷器支撑块上设有两个螺孔，两个所述螺孔作为所述高压大功率晶闸管串联组件的阳极和阴极接入点，当需要调节组件的工作电压时，只需选择不同的所述避雷器支撑块所对应的两个所述螺孔作为接入点，即通过调节实际串联的所述晶闸管的数目，来灵活调节所述组件的工作电压，无需拆卸和更换所述组件。本发明结构简单，且结构紧凑可靠，便于用户使用。

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为根据一优选实施例示出的高压大功率晶闸管串联组件的结构示意图；

图2为根据一优选实施例示出的连接件的侧视图；

图3为根据一优选实施例示出的压接块的侧视图；

图4为根据一优选实施例示出的避雷器支撑块的侧视图。

其中，1-晶闸管组，2-避雷器组，3-避雷器支撑块，4-连接件，5-压接块，6-绝缘杆，7-螺母，8-螺孔，11-晶闸管，21-避雷器，31-支撑块通孔，41-晶闸管连接板，42-避雷器连接件，43-避雷器连接板，51-压接块通孔，411-晶闸管连接板通孔，431-避雷器连接板通孔。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。

如图1-4所示，为本发明提供的一种高压大功率晶闸管串联组件的一优选实施例，包括：晶闸管组1、避雷器组2、连接件4和压接块5；

所述晶闸管组1包括数个串联的晶闸管11；所述避雷器组2包括数个串联的避雷器21；所述晶闸管11和所述避雷器21的数量相等；所述晶闸管11和所述避雷器21的数量可选但不限于本实施例提供的4个，根据实际应用的需要，所述晶闸管11的串联数量可选择2-10个，或者更多；

所述连接件4包括：晶闸管连接板41和避雷器连接件42；所述避雷器连接件42包括：避雷器支撑块3和与所述避雷器支撑块3相连接的避雷器连接板43；

所述晶闸管连接板41与所述避雷器连接板43相连接；

相邻的两个所述晶闸管11通过所述晶闸管连接板41相连接；

所述晶闸管组1两端与所述压接块5通过所述晶闸管连接板41相连接；

相邻的两个所述避雷器21通过所述避雷器连接件42相连接；

所述避雷器组2的两端与所述避雷器支撑块3通过所述避雷器连接板43相连接；

所述避雷器21与所述避雷器支撑块3的厚度之和等于所述晶闸管11的厚度，使所述晶闸管11与所述避雷器21一一对应；

所述避雷器支撑块3上设有两个螺孔8，两个所述螺孔8沿垂直于各所述晶闸管11串联的方向排列。

对于本发明所述的高压大功率晶闸管串联组件，所述避雷器支撑块3、所述压接块5、所述晶闸管连接板41和所述避雷器连接板的表面均为光滑平面，以确保所述高压大功率晶闸管串联组件的各部件之间为面接触，使组件具备良好的导电性和通流能力，有利于提高组件的可靠性。

在本实施例中，所述晶闸管11与所述避雷器21通过所述连接件4并联，当所述高压大功率晶闸管串联组件在正常工作电压下运行时，所述避雷器21不会产生作用，视为断路；一旦出现过电压，且危及所述晶闸管11时，所述避雷器21会立即动作，将高电压冲击电流导向大地，使所述避雷器21两端的残压不会损坏所述晶闸管11，从而达到保护所述晶闸管11的目的。当过电压消失后，所述避雷器21会迅速恢复初始状态，使所述晶闸管11能继续正常工作。本发明充分考虑了电压不均匀特性，将各所述晶闸管与对应的所述避雷器并联，可以实现对所述晶闸管组中的每个所述晶闸管的独立过电压防护，提高所述高压大功率晶闸管串联组件的稳定性和安全性。

所述支撑块3上设有两个所述螺孔8，两个所述螺孔8作为所述高压大功率晶闸管串联组件的阳极和阴极接入点，当需要调节组件工作电压时，只需选择不同的所述避雷器支撑块3所对应的两个所述螺孔8作为接入点，即通过调节实际串联的所述晶闸管11的数目，实现对所述组件工作电压的灵活调节，无需拆卸和更换所述高压大功率晶闸管串联组件，便于用户使用。

优选地，所述压接块5上设有至少一个压接块通孔51；所述晶闸管连接板41上设有至少一个与所述压接块通孔51位置相对应的晶闸管连接板通孔411；所述避雷器支撑块3上设有至少一个支撑块通孔31；所述避雷器连接板43上设有至少一个与所述支撑块通孔31位置相对应的避雷器连接板通孔431。所述支撑块通孔31、晶闸管连接板通孔411、避雷器连接板通孔431和压接块通孔51可与连接杆配合，用于将所述高压大功率晶闸管串联组件中的各部件串接起来，使得结构更紧凑可靠，有利于提高组件的稳定性，更便于用户使用。

所述压接块通孔51与所述晶闸管连接板通孔411的数量相同，所述支撑块通孔31与所述避雷器连接板通孔431的数量相同，但所述压接块通孔51与所述支撑块通孔31(或所述晶闸管连接板通孔411与所述避雷器连接板通孔431)的数量可以相同，也可以不同。本实施例中，由于组件存在接触电阻，为防止组件发热严重烧坏接触点，应使组件中各部件的连接更加紧密，因而所述支撑块通孔31、晶闸管连接板通孔411、避雷器连接板通孔431和压接块通孔51的数量均设为4个。

需要说明的是，所述支撑块通孔31、晶闸管连接板通孔411、避雷器连接板通孔431和压接块通孔51的数量可选但不限于本实施例提供的数量，可根据实际需要进行选取。例如，出于组件结构稳定的需要，所述支撑块通孔31、晶闸管连接板通孔411、避雷器连接板通孔431和压接块通孔51的数量均设为3个，即呈正三角或倒三角设置，这种设置能够保证区域内安装连接杆后的整体稳定性，此外，由于减少了通孔的数量，连接杆的数量也相应减少，结构更加简单可靠，且可以降低成本。

多个所述压接块通孔51所围成的区域面积应大于所述晶闸管11安装所需面积，且多个所述晶闸管连接板通孔411所围成的区域面积应大于所述晶闸管11安装所需面积，防止安装时所述晶闸管11将所述压接块通孔51和所述晶闸管连接板通孔411堵住；多个所述支撑块31所围成的区域面积应大于所述晶闸管11安装所需面积，且多个所述避雷器连接板通孔431所围成的区域面积应大于所述晶闸管11安装所需面积，防止安装时所述避雷器21将所述支撑块通孔31和所述避雷器连接板通孔431堵住，有利于所述高压大功率晶闸管串联组件的组装。

优选地，所述高压大功率晶闸管串联组件还包括绝缘杆6；所述绝缘杆6位于所述压接块通孔51和所晶闸管连接板通孔411内；所述晶闸管组1、所述晶闸管连接板41和所述压接块5通过所述绝缘杆6串接；所述绝缘杆6位于所述支撑块通孔31和所述避雷器连接板通孔431内；所述避雷器组2、所述避雷器连接板43和所述避雷器支撑块3通过所述绝缘杆6串接。所述绝缘杆6与所述压接块通孔51、所述晶闸管连接板通孔411、所述支撑块通孔31和所述避雷器连接板通孔431配合，可以实现对各部件的串接和组装，使得所述高压大功率晶闸管串联组件的结构更加紧凑可靠，提高组件的稳定性，便于用户使用。

优选地，所述高压大功率晶闸管串联组件还包括螺母7，所述螺母7与所述绝缘杆6紧固连接。对于所述高压大功率晶闸管串联组件中相互连接的各部件，两个接触面上施加的压接力太小，不能满足接触面要求的压接力时，会导致接触电阻增大。当接触电阻增大时，接触点可能会由于发热而被烧毁，影响组件的使用寿命，严重时可能会导致火灾，造成不必要的经济损失。本实施例是通过旋动所述螺母7来调节各连接部件间的压接力大小。

通过向内旋所述绝缘杆6两端的所述螺母7，可向内挤压左右两端的所述压接块5和所述避雷器支撑块3，进而增大各所述晶闸管11受到的来自所述晶闸管连接板41的压接力，以及各所述避雷器21受到的来自所述避雷器连接板43的压接力；同理，向外旋所述绝缘杆6两端的所述螺母7，则减小各所述晶闸管11和各所述避雷器21所受到压接力。通过将各所述晶闸管11与所述晶闸管连接板41之间的压接力调到标准值，保证可靠接触，可减小所述晶闸管11和所述晶闸管连接板41之间的接触电阻，从而避免组件发热严重烧坏所述晶闸管11，并可以提高组件的安全性及其使用寿命。

使用时，调节所述绝缘杆6两端的所述螺母7，将所述高压大功率晶闸管串联组件的各所述晶闸管11的压接力调整到标准值后，再根据实际工作电压，选择所述高压大功率晶闸管串联组件的阳极和阴极接入点，调整实际接入电路的所述晶闸管11的数目。本实施例中，根据所述螺孔8的接入，电路中串接的所述晶闸管11的数量可以选择2个、3个或4个。

优选地，所述晶闸管连接板41与所述避雷器连接板43为一体成型，可以减少安装零部件的数量，简化所述高压大功率晶闸管串联组件的结构，便于用户使用。此外，还可直接将各所述晶闸管11与对应的所述避雷器21并联，有利于提高对各所述晶闸管11进行独立过电压防护的效果，进而提高所述高压大功率晶闸管串联组件的稳定性和安全性。

优选地，所述避雷器21为氧化锌避雷器。所述氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、通流能力强且性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，在正常工作电压时，流过所述氧化锌避雷器的电流极小(微安μA或毫安mA级)；当产生过电压时，所述氧化锌避雷器的电阻急剧下降，泄放过电压的能量，从而对所述高压大功率晶闸管串联组件进行保护。相较于传统避雷器，所述氧化锌避雷器不存在放电间隙，对于过电压的防护性能更优越，可通过氧化锌的非线性特性实现泄流和开断的作用。本发明充分考虑了电压不均匀特性，将各所述晶闸管11与对应的所述避雷器21并联，可以实现对所述晶闸管组1中的每个所述晶闸管11的独立过电压防护，从而提高所述高压大功率晶闸管串联组件的稳定性和安全性。

优选地，所述连接件4和所述压接块5均采用铝合金材料。铝合金重量轻，便于组装，使所述高压大功率晶闸管串联组件更方便用户使用；此外，铝合金材料的强度高，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，有利于提高所述高压大功率晶闸管串联组件的可靠性和稳定性。

优选地，所述绝缘杆6与所述螺母7均采用环氧树脂材料。其中，相较于传统的环氧树脂材料，高纯度的环氧树脂材料具有更优越的电绝缘特性和有良好的稳定性，可以保证所述高压大功率晶闸管串联组件的安全、稳定地运行。在使用者通过所述绝缘杆6和所述螺母7调节压接力时，能有效避免人身触电事故的发生，可以提高所述高压大功率晶闸管串联组件的可靠性和安全性。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种高压大功率晶闸管串联组件，包括：晶闸管组1、避雷器组2、连接件4和压接块5；所述晶闸管组1包括数个串联的晶闸管11；所述避雷器组2包括数个串联的避雷器21。本发明充分考虑到电压不均匀特性，使各所述晶闸管11与对应的所述避雷器21通过所述连接件4并联，可以实现对所述晶闸管组1中的每个所述晶闸管11的独立过电压防护，提高所述高压大功率晶闸管串联组件的稳定性和安全性；所述连接件4中的所述避雷器支撑块3上设有两个螺孔8，两个所述螺孔8作为所述高压大功率晶闸管串联组件的阳极和阴极接入点，当需要调节组件的工作电压时，只需选择不同的所述避雷器支撑块3所对应的两个所述螺孔8作为阳极和阴极的接入点，即通过调节实际串联的所述晶闸管11的数目，灵活调节所述组件的工作电压，无需拆卸和更换所述组件。本发明结构简单，且结构紧凑可靠，便于用户使用。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，包括：晶闸管组(1)、避雷器组(2)、连接件(4)和压接块(5)；

所述晶闸管组(1)包括数个串联的晶闸管(11)；所述避雷器组(2)包括数个串联的避雷器(21)；所述晶闸管(11)和所述避雷器(21)的数量相等；所述连接件(4)包括：晶闸管连接板(41)和避雷器连接件(42)；所述避雷器连接件(42)包括：避雷器支撑块(3)和与所述避雷器支撑块(3)相连接的避雷器连接板(43)；所述晶闸管连接板(41)与所述避雷器连接板(43)相连接；相邻的两个所述晶闸管(11)通过所述晶闸管连接板(41)相连接；所述晶闸管组(1)两端与所述压接块(5)通过所述晶闸管连接板(41)相连接；相邻的两个所述避雷器(21)通过所述避雷器连接件(42)相连接；所述避雷器组(2)的两端与所述避雷器支撑块(3)通过所述避雷器连接板(43)相连接；所述避雷器(21)与所述避雷器支撑块(3)的厚度之和等于所述晶闸管(11)的厚度；所述避雷器支撑块(3)上设有两个螺孔(8)，两个所述螺孔(8)沿垂直于各所述晶闸管(11)串联的方向排列。

2.根据权利要求1所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，所述压接块(5)上设有至少一个压接块通孔(51)；所述晶闸管连接板(41)上设有至少一个与所述压接块通孔(51)位置相对应的晶闸管连接板通孔(411)；所述避雷器支撑块(3)上设有至少一个支撑块通孔(31)；所述避雷器连接板(43)上设有至少一个与所述支撑块通孔(31)位置相对应的避雷器连接板通孔(431)。

3.根据权利要求2所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，还包括多个绝缘杆(6)；其中，部分所述绝缘杆(6)位于所述压接块通孔(51)和所述晶闸管连接板通孔(411)内；所述晶闸管组(1)、所述晶闸管连接板(41)和所述压接块(5)通过所述绝缘杆(6)串接；另一部分绝缘杆(6)位于所述支撑块通孔(31)和所述避雷器连接板通孔(431)内；所述避雷器组(2)、所述避雷器连接板(43)和所述避雷器支撑块(3)通过所述绝缘杆(6)串接。

4.根据权利要求3所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，还包括螺母(7)，所述螺母(7)与所述绝缘杆(6)紧固连接。

5.根据权利要求1所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，所述晶闸管连接板(41)与所述避雷器连接板(43)为一体成型。

6.根据权利要求1所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，所述避雷器(21)为氧化锌避雷器。

7.根据权利要求1所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，所述连接件(4)和所述压接块(5)均采用铝合金材料。

8.根据权利要求4所述的高压大功率晶闸管串联组件，其特征在于，所述绝缘杆(6)与所述螺母(7)均采用环氧树脂材料。

Images