CN202435230U - 5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置 - Google Patents

Abstract

一种5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，属于晶闸管变流应用技术领域。包括直列单元结构、配套器件、柜体；在柜体内直立安装一个或两个直列单元结构和相应的配套器件；直列单元结构中的5英寸晶闸管是被安装在两个铜散热器之间，铜散热器同支撑板之间有绝缘垫块，在下支撑板同绝缘垫块之间有碟簧式压紧力自适应组件，顶上螺丝通过含有压紧垫铁的下绝缘垫块，向晶闸管施加压紧力；在柜体上装有过滤器的进风口，在柜体底部安装风机、集风器、风量分配板、铜散热器和风道侧板，由风机、集风器、风量分配板、铜散热器和风道侧板构成冷却风道，形成强迫并联风冷系统。优点在于，保证晶闸管的正常使用，提高晶闸管变流装置的可靠性。

Description

5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置

技术领域

本实用新型属于晶闸管变流应用技术领域，特别是提供了一种5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，通常在一个直列单元结构中，组装6只相互独立的晶闸管器件，根据使用要求的不同，可以在一套传动系统中使用一个或两个晶闸管直列单元结构和配套器件构成一个不可逆、可逆直流调速系统或交-交变频调速系统。

背景技术

随着晶闸管变流技术的成熟应用，国内外出现了将晶闸管、铜散热器、绝缘块合理排列，形成晶闸管直列单元结构的变流装置。在该类变流装置中，一是由于设计和加工原因，导致目前没有合理的散热器，能组装成5英寸风冷晶闸管大功率变流装置，用于交、直流调速传动；二是晶闸管直列单元结构变流装置通常都是将晶闸管、散热器、绝缘块、上下支撑板等以直列方式排列在一个金属框架内，通过顶上螺栓向上施加压紧力、并经过绝缘垫块和散热器的力传递，使晶闸管加至一定的压力，可以实现在柜体内同时安装一个或两个直列单元结构的变流装置；三是在晶闸管直列单元结构中的铜散热器两侧加有绝缘的风道侧板，形成了对每只晶闸管的风冷并联风道，在安装柜体的底部装有轴流式冷却风机，通过在集风器组件和安装在集风器组件内的风量分配板，将经过晶闸管散热器的冷却风从安装柜体的正面吹出，完成强迫风冷的功能；四是每只晶闸管通过和铜母排、快速熔断器合理连接，就构成了用于直流调速、交-交变频调速的传动变流系统。在过去的晶闸管直列单元结构的变流装置运行中，由于晶闸管、散热器和其他金属结构件长期处于热胀冷缩的交替状态产生的金属疲劳变形，使晶闸管的压紧力下降，影响晶闸管的使用。为了解决此问题，人们在晶闸管直列结构单元上增加了压紧力在线检测单元，报警监控晶闸管压紧力。一旦压紧力低于下限值，系统给出报警，维修人员将立即调整压紧力，保证晶闸管的正常使用。就是这样仍然需先将晶闸管变流装置停电维修，耽误生产使用。经过大量数据的测试，设计了一种特殊材质的碟簧式压紧力自适应组件加在晶闸管直列单元结构上，使得直列单元结构的晶闸管经过冷热冲击后，保证冷态时晶闸管的压紧力不低于正常使用的最小压紧力，解决了需停产维修问题。在以往用于交直流传动的风冷晶闸管变流装置，由于技术原因使用的晶闸管最大尺寸为4英寸或更小，没有使用5英寸的晶闸管的风冷变流装置。我们经过大量的散热器材质、散热面积、散热器尺寸、散热器片的厚度、片间距、特殊的片焊接工艺和冷却风等设计和实验，制造出5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，解决了超过容量7000KW同步电机晶闸管不并联的交-交变频调速传动系统，扩大了晶闸管大功率风冷的应用范围。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，是采用铜散热器和并联强迫风冷，来满足5英寸晶闸管的变流散热要求，实现了单电机容量超过7000KW，而晶闸管不并联的交-交变频调速传动系统。

本实用新型通过在晶闸管直列单元结构中安装了碟簧式压紧力自适应组件，克服由于热胀冷缩状态所造成的金属疲劳变形，使晶闸管夹紧力下降的缺点，保证晶闸管的正常使用，提高晶闸管变流装置的可靠性。

本适用新型包括直列单元结构、配套器件、柜体；在柜体内直立安装一个或两个直列单元结构和相应的配套器件；直列单元结构中的5英寸晶闸管是被安装在两个铜散热器之间，铜散热器同支撑板之间有绝缘垫块，在下支撑板同绝缘垫块之间有碟簧式压紧力自适应组件，顶上螺丝通过含有压紧垫铁的下绝缘垫块，向晶闸管施加压紧力；在柜体上装有过滤器的进风口，在柜体底部安装风机、集风器、风量分配板，在铜散热器两侧安装的风道侧板，由风机、集风器、风量分配板、铜散热器和风道侧板构成冷却风道，形成强迫并联风冷系统。

本实用新型所述的直列单元结构由5英寸晶闸管5、铜散热器6、上绝缘垫块3、压紧力测量头2、上支撑板1、含有压紧垫铁的下绝缘垫块8、下支撑板29、顶上螺栓9、碟簧式压紧力自适应组件10、变流单元框架7构成；上支撑板1和下支撑板29之间直列式排列了六只5英寸晶闸管、七个铜散热器和一个压紧力测量头。

所述的配套器件包括熔断器4、风机11、3根交流进线铜母排12、13、14、3根交流连接铜母排15、16、17、6根交流支铜母排18、19、20、21、22、23、汇流铜母排24、4根汇流支铜母排25、26、27、28、风速检测元件30、风量分配板31、集风箱组件32、风速检测电路板33、压紧力检测电路板34、脉冲触发电路板35、风道侧板36；在单相输出交-交变频器中，交流进线.铜母排三根，交流输出汇流铜母排两根；在三相输出的交-交变频器中有三组三根交流进线铜母排，最终连接成三根交流进线铜母排，三组两根交流输出汇流铜母排，最终连接成三相交流输出铜母排和星点母排(Y接线方式)。

本实用新型所述的直列单元结构使用的晶闸管为5英寸平板型晶闸管，扩大了不并联晶闸管的变流功率应用范围；所述的直列单元结构使用的适合5英寸晶闸管使用的铜散热器；所述直列单元结构使用的碟簧式压紧力自适应组件，确保了晶闸管使用中压紧力可靠、稳定。

本实用新型选用的铜散热器是可以满足5英寸晶闸管风冷散热要求的，铜散热器是由一个紫铜圆柱体和若干紫铜片焊接成。铜散热器的圆柱体端面是晶闸管或绝缘垫块的接触面，圆柱体端面的平面有一定加工技术要求。

当根据要求在安装柜体内有两个直列单元结构时，将采用两台风机11、两套集风箱组件32、两块风速检测电路板33、两套风量分配板31和两套风道侧板36分别对两个直列单元结构构成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。两套集风箱组件32中，各安装一个风速检测元件30。

5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构在柜内根据变流器要求可以安装单列或双列，并和直列单元结构对应的冷却结构也是可拼装的组合，所以在总装时对柜体没有特定要求，在选择柜体时只需考虑整体安装需要的空间尺寸和固定强度即可。

本实用新型主要具有下列优点：首先是由于采用了合理尺寸的铜散热器和合理的并联风冷系统，满足5英寸晶闸管的散热器的散热要求，实现晶闸管不并联条件下满足7000KW等级的同步电机交-交变频调速的变流系统。另外由于在晶闸管直列单元结构中使用了碟簧式压紧力自适应组件，保证了晶闸管压紧力始终满足使用要求。克服了过去在长期使用中，由热胀冷缩产生的金属结构件疲劳变形，使晶闸管压紧力下降，影响了变流装置的正常使用，增大了变流装置使用的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置在柜内组装的结构示意图。其中，上支撑板1、压紧力测量头2、上绝缘垫块3、熔断器4、晶闸管5、铜散热器6、变流单元框架7、含压紧垫铁的下绝缘块8、顶上螺栓9、碟簧式压紧力自适应组件10、风机11、交流进线铜母排12、13、14、交流连接母排15、16、17、交流支母排18、19、20、21、22、23、汇流母排24、汇流支母排25、26、27、28、下支撑板29、风速检测元件30、风量分配板31、集风箱组件32、风速检测电路板33、压紧力检测电路板34、脉冲触发电路板35、风道侧板36.

图2为图1的右视图。

图3为铜散热器示意图。

图4为图3的右视图。

具体实施方式

本实用新型包括直列单元结构、配套器件、柜体；在柜体内直立安装一个或两个直列单元结构和相应的配套器件；直列单元结构中的5英寸晶闸管是被安装在两个铜散热器之间，铜散热器同支撑板之间有绝缘垫块，在下支撑板同绝缘垫块之间有碟簧式压紧力自适应组件，顶上螺丝通过含有压紧垫铁的下绝缘垫块，向晶闸管施加压紧力；在柜体上装有过滤器的进风口，在柜体底部安装风机、集风器、风量分配板和在铜散热器两侧安装的风道侧板，由风机、集风器、风量分配板、铜散热器和风道侧板构成冷却风道，形成强迫并联风冷系统。

在一个变流单元框架中，采用上下支撑板之间直列式排列了晶闸管元件6只、铜散热器7个、压紧力测量头1个、上绝缘垫块1个、含有压紧垫铁的下绝缘块1个、碟簧式压紧力自适应组件1个，在底部采用顶上螺丝向上加力，根据压紧力测量头的数据显示使晶闸管压紧力达5英寸晶闸管的要求，很明显这就形成了5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构。

本实用新型所述的配套器件包括快速熔断器、交流进线母排、汇流母排、风机、风量分配板、集风箱、风道侧板、压紧力检测电路板、风速检测元件及风速检测电路板和安装柜体，同晶闸管直列单元结构，共同构成强迫风冷的晶闸管变流装置。

当在安装柜体内，安装两个晶闸管直列单元结构时，配套所用的集风箱、风速检测元件、风速检测电路板、风机、风量分配板都是可以根据需要进行独立拼装的。

图1-4为本实用新型的一种具体实施方式。

本实用新型5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，图1-4给出了三相同步电机交-交变频调速中单相输出变频器，单相输出变频器原理，实质上是一套三相桥式无环流反并联的可逆整流装置，而完整的三相输出交-交变频器是由这样结构的三个单相变频器构成。在单相输出变频器中包括两个5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构A和B，每个单元结构采用了一个变流单元框架7，采用了上支撑板1和下支撑板29之间直列式排列了一个压紧力测量头2、上绝缘垫块3和含压紧垫铁的下绝缘垫块8、六只5英寸晶闸管元件5、七个铜散热器6、碟簧式压紧力自适应组件10，在底部采用了顶上螺栓9向上施加压紧力，并经过绝缘垫块和同散热器的力传递，使每只晶闸管的压紧力达到要求的标准。同时配套的风道侧板36、集风箱组件32、风量分配板31、风机11都是可独立装配的积木结构，所以共采用了两套风道侧板36、两个集风箱组件32、两套风量分配板31、两套风速检测元件30和两个风机11分别对两个5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构组成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。在两个直列单元结构中间配置了三根三相交流进线铜母排12、13、14，交流连接母排15、16、17，分别同六只熔断器4的一端相连接，熔断器4的另一端通过交流支母排18、19、20、21、22、23同直列单元结构A和B中的十二只晶闸管相连，这样就完成了单相输出变频器的三相交流进线母排的接线。直列单元结构A中，六只晶闸管元件的阴阳极是同一方向排列，就形成了三相桥式无环流反并联正组的-A、-B、-C桥臂晶闸管同反组的+A、+B、+C桥臂晶闸管串联连接直列排列方式；同样直列单元结构B中.，六只晶闸管就形成了正组+A、+B、+C桥臂晶闸管同反组-A、-B、-C桥臂晶闸管串联直列排列方式，直列单元结构A和B中，汇流母排24，通过汇流支母排25、26、27、28连接六只晶闸管，即实现了反并联连接，又实现了汇流连接，构成了单相交-交变频器的输出母排。利用三组单相输出的交-交变频器，就可构成一套三相输出的交-交变频器。

5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置工作时，冷却风从风机11的入口进入，经过集风箱形成正压，从铜散热器6和风道侧板36组成的风道吹出，将晶闸管工作时的热量带走，以保证晶闸管的正常工作。当晶闸管损坏时，只要把顶上螺栓9松开，损害的晶闸管下部铜散热器就会向下移动一小段距离，即可方便地更换晶闸管。

Claims (9)

1.一种5英寸晶闸管铜散热器直列单元结构的大功率变流装置，其特征在于，包括直列单元结构、相应的配套器件、柜体；在柜体内直立安装一个或两个直列单元结构和相应的配套器件；直列单元结构中的5英寸晶闸管是被安装在两个铜散热器之间，铜散热器同支撑板之间有绝缘垫块，在下支撑板同绝缘垫块之间有碟簧式压紧力自适应组件，在柜体上设有带过滤器的进风口，柜体底部安装风机、集风器、风量分配板，在铜散热器两侧安装的风道侧板，由风机、集风器、风量分配板、铜散热器和风道侧板构成冷却风道，形成强迫并联风冷系统。

2.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的直列单元结构由5英寸晶闸管(5)、铜散热器(6)、上绝缘垫块(3)、压紧力测量头(2)、上支撑板(1)、含有压紧垫铁的下绝缘垫块(8)、下支撑板(29)、顶上螺栓(9)、碟簧式压紧力自适应组件(10)、变流单元框架(7)构成；上支撑板(1)和下支撑板(29)之间直列式排列了六只5英寸晶闸管、七个铜散热器和一个压紧力测量头。

3.根据权利要求1或2所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的配套器件包括熔断器(4)、风机(11)、3根交流进线铜母排(12、13、14)、3根交流连接铜母排(15、16、17)、6根交流支铜母排18、19、20、21、22、23)、汇流铜母排(24)、4根汇流支铜母排(25、26、27、28)、风速检测元件(30)、风量分配板(31)、集风箱组件(32)、风速检测电路板(33)、压紧力检测电路板(34)、脉冲触发电路板(35)、风道侧板(36)；在单相输出交-交变频器中，交流进线.铜母排三根，交流输出汇流铜母排两根；在三相输出的交-交变频器中有三组三根交流进线铜母排，最终连接成三根交流进线铜母排，三组两根交流输出汇流铜母排，最终连接成三相交流输出铜母排和星点母排。

4.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的直列单元结构使用的晶闸管为5英寸平板型晶闸管。

5.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的直列单元结构使用的适合5英寸晶闸管使用的铜散热器。

6.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的直列单元结构使用的碟簧式压紧力自适应组件。

7.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：所述的铜散热器是由一个紫铜圆柱体和若干紫铜片焊接成，铜散热器的圆柱体端面是晶闸管或绝缘垫块的接触面。

8.根据权利要求1所述的大功率变流装置，其特征在于：当根据要求在安装柜体内有两个直列单元结构时，将采用两台风机(11)、两套集风箱组件(32)、两块风速检测电路板(33)、两套风量分配板(31)和两套风道侧板(36)分别对两个直列单元结构构成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。

9.根据权利要求8所述的大功率变流装置，其特征在于：两套集风箱组件(32)中，各安装一个风速检测元件(30)。 

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