CS199848B1

CS199848B1 - Semiconductor unit, in particular a thyristor unit for higher frequency inverters

Info

Publication number: CS199848B1
Application number: CS399276A
Authority: CS
Inventors: Josef Rada; Oskar Kovarik
Original assignee: Josef Rada; Oskar Kovarik
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1976-06-17
Publication date: 1980-08-29

Abstract

Polovodičová jednotka, zejména tyristorová jednotka pro střídače· na vyšší kmitočty Vynález ae týká polovodičové jednotky, určené zejména pro Střídače na vyšší kmitočty e uspořádání tyristorové jednotky 3 tyristory tabletového provedení. Problém je řešen tak, žé v nosné konstrukci z izolačního materiálu je v linii podélné osy nosné konstrukce a blíže jejího středu uložen mezi dvšmu středícími články chladič a po obou stranách tohoto chladiče jsou symetricky umístěny vždy dvě skupiny chlazených toroidd, z nichž každá je uložena na vodiči o které jsou zajišťovány v nosné konstrukci pomocí středících článků a mezi těmito skupinami chlazených toridů je uložena skupina tyristorů s chladiči tak, že chladiče a tyristory jsou prostřídány. Celá tato soustava je v nosné konstrukci zajištěna pomocí pružiny,, umístěné na jednom konci v nosné konstrukci za účelem nastavení přítlačné síly spojené s přítlačným šroubem, který je od ostatních částí oddělen chladičem a středícím členem. Řešení podle vynálezu je zřejmé zejm.z obr.l.Semiconductor unit, in particular thyristor unit for higher frequency inverters The invention relates to a semiconductor unit, intended in particular for higher frequency inverters and the arrangement of a thyristor unit with 3 thyristors of tablet design. The problem is solved in such a way that in a supporting structure made of insulating material, a cooler is placed between two centering elements in the line of the longitudinal axis of the supporting structure and closer to its center, and on both sides of this cooler, two groups of cooled toroids are symmetrically placed, each of which is placed on a conductor on which they are secured in the supporting structure by means of centering elements, and between these groups of cooled toroids, a group of thyristors with coolers is placed so that the coolers and thyristors are alternated. This entire system is secured in the supporting structure by means of a spring, placed at one end in the supporting structure for the purpose of adjusting the pressing force connected to a pressing screw, which is separated from the other parts by a cooler and a centering element. The solution according to the invention is clear especially from Fig. 1.

Description

Polovodičová jednotka, zejména tyristorová jednotka pro střídače· na vyšší kmitočtyA semiconductor unit, in particular a thyristor unit for inverters at higher frequencies

Vynález ae týká polovodičové jednotky, určené zejména pro Střídače na vyšší kmitočty e uspořádání tyristorové jednotky 3 tyristory tabletového provedení.The present invention relates to a semiconductor unit, in particular intended for higher frequency inverters, to the arrangement of a thyristor unit 3 with thyristors of the tablet design.

Problém je řešen tak, žé v nosné konstrukci z izolačního materiálu je v linii podélné osy nosné konstrukce a blíže jejího středu uložen mezi dvšmu středícími články chladič a po obou stranách tohoto chladiče jsou symetricky umístěny vždy dvě skupiny chlazených toroidd, z nichž každá je uložena na vodiči o které jsou zajišťovány v nosné konstrukci pomocí středících článků a mezi těmito skupinami chlazených toridů je uložena skupina tyristorů s chladiči tak, že chladiče a tyristory jsou prostřídány. Celá tato soustava je v nosné konstrukci zajištěna pomocí pružiny,, umístěné na jednom konci v nosné konstrukci za účelem nastavení přítlačné síly spojené s přítlačným šroubem, který je od ostatních částí oddělen chladičem a středícím členem.The problem is solved in that in the insulating material support structure, a cooler is placed between two centering elements of the heatsink in the line of the longitudinal axis of the support structure and closer to its center, and two groups of cooled toroids are placed symmetrically on each side. The conductors which are provided in the supporting structure by means of centering elements and between these groups of cooled torids are arranged a group of thyristors with coolers so that the coolers and thyristors are alternated. The entire assembly is secured in the support structure by means of a spring located at one end in the support structure to adjust the thrust force associated with the thrust bolt which is separated from the other parts by a radiator and a centering member.

Řešení podle vynálezu je zřejmé zejm.z obr.l.The solution according to the invention is evident in particular from FIG.

199 848199 848

Předmětem vynálezu je polovodičová jednotka, zejména tyristorové jednotka pro střídače na vyěěí kmitočty.The subject of the invention is a semiconductor unit, in particular a thyristor unit for high frequency inverters.

U etřídačů na vyěěí kmitočty jsou v současné době používány tyristorové jednotky, u nichž je možno využít věech výhod tyristorů tabletového provedení a vodními chladiči. Jsou známa různá uspořádání těchto p&ovodičových jednotek, sestávajících ze tří nebo více tyristorů a z vodních chladičů, které jsou umístěny v nosné konstrukci a kde v blízkosti tyristorů jsou zpravidla ocelové pružiny, zajišťující potřebnou přítlačnou silu tyristorů na vodní chladiče a různé ferromagnetické součásti, zajišťující tyristory a chladiče v konstrukci. Společnou nevýhodou známých provedení polovodičových jednotek je mnoho elektrických propojek mezi jednotlivými prvky (tyristory) nebo mezi malými skupinami těchto prvků. Polovodičová jednotka je tím nepřehledná a z hlediska výrobního pracná. Také použití větěího množství kovového zejména ferromagnetického materiálu v blízkosti tyristorů a přívodů k nim způsobuje, zejména u etřídačů na vySSÍ kmitočty, to jest od 500 Hz výěe, indukční přehřev těchto součástí, například přítlačných pružin.At higher frequency sorters, thyristor units are currently used, in which all the advantages of tablet thyristors and water coolers can be utilized. Various arrangements of these conductor units are known, consisting of three or more thyristors and water coolers, which are located in a supporting structure and where, in the vicinity of the thyristors, there are usually steel springs providing the necessary thrust force on the water coolers and various ferromagnetic components providing thyristors. coolers in construction. A common disadvantage of the known embodiments of semiconductor units is the many electrical connections between individual elements (thyristors) or between small groups of these elements. The semiconductor unit is therefore confusing and labor intensive. Also, the use of a greater amount of metallic, in particular ferromagnetic, material in the vicinity of the thyristors and the leads to them causes, in particular at higher frequency classifiers, i.e. from 500 Hz upwards, an induction overheating of such components, for example, compression springs.

Nevýhody známých provedení polovodičových jednotek odstraňuje v převážné míře polovodičová jednotka, zejména tyristorové jednotka podle vynálezu pro střídače na vySSÍ kmitočty, sestávající z nosná konstrukce, v níž jsou tyristory tabletového provedení a chladicí elementy přidržovány středicími členy a upevňovacím elementem, jehož podstata spočívá v tom, Že v nosná konstrukci z izolačního materiálu je v linii podélná osy nosná konstrukce a blíže jejího středu uložen mezi dvěma středicími články chladič a po obou stranách tohoto chladiče jsou symetricky umístěny vždy dvě skupiny chlazených teroidů, z nichž každá je uložena na vodiči a které jsou zajišťovány v nosné konstrukci pomocí středících článků a mezi těmito skupinami chlazených toroidů je umístěna skupina střídavě uložených tyristorů s chladiči. Celá tato soustava je v nosné konstrukci zajištěni umístěné na jednom konci v nosné konstrukci a za účelem nastavení přítlí tlačným šroubem, který je od ostatních částí oddělen chladičem a středícím článkem. Další podstata vynálezu spočívá v tom, že vodič procházející skupinami chlazených toroidů, přičemž každé jeho čelo dosedá na chladič, je válcového tvaru a na plášti je opatřen zářezy provedenými příčně k podélná ose vodiče.Disadvantages of the known embodiments of semiconductor units are largely eliminated by a semiconductor unit, in particular a thyristor unit according to the invention for high frequency inverters, consisting of a support structure in which the thyristors of the tablet design and the cooling elements are held by centering members and a fastening element. That in the insulating material support structure, in the longitudinal axis of the support structure and closer to the center thereof, there is a cooler between two centering elements, and on both sides of the cooler there are symmetrically positioned two groups of cooled teroids, each supported on a conductor and secured a group of alternatingly mounted thyristors with coolers is placed in the support structure by means of centering elements and between these groups of cooled toroids. The whole assembly in the support structure is secured at one end in the support structure and in order to adjust the thrust by a pressure screw which is separated from the other parts by a cooler and a centering member. It is a further object of the invention to provide a conductor extending through a plurality of cooled toroids, each face facing the condenser, of cylindrical shape and having a notch formed transversely to the longitudinal axis of the conductor.

Hlavní výhodou polovodičová jednotky podle vynálezu je, že tyristory s chladiči a chlazenými toroidy, která působí jako přesytky pro omezení strmosti nárůstu proudu, snížení zapínacích ztrát a snížení komutačního přepětí, umožňují například vytvoření kompletního střídačováho můstku se dvěma tyristory v každé větvi v sérii nebo různá dalěí kombinace zapojení. Tento můstek, nebo jiná kombinace, je již kompletně propojený, neboť obsahuje i přesytky s vodními chladiči toroidů i vodní chladiče tyristorů. Vodič, procházející toroidy a přivádějící proud do tyristorů je podle vynálezu válcového tvaru a dosedá svými konci rovněž na vodní chladiče tyristorů. Ke zvětšení ohmického odporu a tím pro zlepšení paralelního chodu více skupin tyristorů, respektive celých můstků je proveden z materiálu o nižší elektrické vodivosti a na plášti je opatřen zářezy, příčnými k podélná ose vodiče. Další podstatnou výhodou polovodičová jednotky podle vynálezu je její jednoduchost, přehlednost a stavebnicovost a snadná propojitelnoat celků navzájem za účelem a pomocí pružiny, ačná síly s pří2The main advantage of the semiconductor unit according to the invention is that thyristors with chillers and cooled toroids, acting as overshoes to reduce the steepness of the current rise, reduce the switching losses and reduce the commutation overvoltage, allow for example a complete inverter bridge with two thyristors in each branch in series other wiring combinations. This bridge, or other combination, is already fully interconnected, as it also includes anchors with toroid water coolers and thyristor water coolers. The conductor passing through the toroids and supplying the current to the thyristors is of cylindrical shape according to the invention and also bears at the ends of the thyristor water coolers. In order to increase the ohmic resistance and thus to improve the parallel operation of several groups of thyristors or whole bridges, it is made of a material of lower electrical conductivity and is provided with notches transverse to the longitudinal axis of the conductor. Another substantial advantage of the semiconductor unit according to the invention is its simplicity, clarity and modularity and easy interconnectability of the units with each other for the purpose and by means of spring, the actuating force with

199 848 paralelní spolupráce, jakož i to, že v polovodičové jednotce podle vynálezu nejsou žádné ferromagnetické konstrukční díly v blízkosti tyristorů a přívodů proudu. Na polovodičové jednotce jsou konstrukčně upevněny a připojeny i ochranné obvody tyristorů a zapalovací transformátory.199,848 parallel operation, and that there are no ferromagnetic components in the semiconductor unit according to the invention in the vicinity of thyristors and power supplies. Thyristor protective circuits and ignition transformers are structurally mounted and connected to the semiconductor unit.

Polovodičová jednotka podle vynálezu je znázorněna schematicky na připojených výkresech, kde na obr. 1 je celkový schematický nákres předmětu vynálezu, přičemž, jedna tříčlenná skupina chlazených toroidů je provedena v řezu, na obr. 2 a 3 je zapojení střídačového můstku se dvěma tyristory v každé větvi v sérii, na obr. 4 je svislý řez rovinou A-A obr. 1 a na obr. 5 je provedení vodiče pro přívod proudu do tyristorů.The semiconductor unit according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is an overall schematic drawing of the subject invention, wherein one three-member group of cooled toroids is cross-sectioned, Figs. 2 and 3 show an inverter bridge with two thyristors in each. Fig. 4 is a vertical sectional view of the plane AA in Fig. 1; and Fig. 5 is an embodiment of a conductor for supplying current to the thyristors.

Polovodičová jednotka podle vynálezu, zejména tyristorová jednotka pro střídače na vyšSí kmitočty, to jest pro střídače na kmitočty od 500 Hz výěe, je uložena v podélné nosné konstrukci 2 (obr. 1 a 4) z izolačního materiálu tak, že v linii podélné osy této nosné konstrukce 2, a to blíže jejího středu je uložen mezi dvčma středícími články 6 chladič 2.. Středící články 6, které jsou vytvořeny z izolačního materiálu, mají s výhodou tvar blízký písmeni H, jehož výřezy zapadají do horního a dolního ramene nosné konstrukce 5· Po obou stranách uvedeného chladiče jsou symetricky umístěny vždy dvě skupiny chlazených toroidů 2, na obr. 1 jsou znázorněny vždy dvě; tříčlenné 3kupiny chlazených toroidů 2» ^z nichž každé je uložena na vodiči Jav nosné konstrukci 2 jsou zajišťovány pomocí středících článků 6, Mezi těmito skupinami chlazených toroidů £ je uložena skupina tyristorů 1 s chladiči 2 tak, že chladiče 2 a tyristory 1 jsou prostřídány. Na obr. 1 je znázorněn příklad se skupinou čtyř tyristorů 1 s pěti chladiči J. Celá tato soustava je v nosné konstrukci 2 zajištěna pomocí pružiny £, umístěné na jednom konci v nosné konstrukci 2· Přítlačné síla pružiny £ je nastavitelná přítlačným šroubem 8, který je od ostatních čéstí jednotky oddělen středícím článkem £ a chladičem £. Skupina chlazených toroidů 2, která v polovodičové jednotce plní funkci přesytky 2» j® ^v řezu znázorněna na obr. 1 a obr. 4. Toroidy 2 jsou uloženy na vodiči J a chlazeny vodou, protékající na nich upraveným potrubím J. V nosné konstrukci 2 jsou toroidy 2 udržovány středícími články £. Na obr. 5 je znázorněno provedení vodiče J podle vynálezu. Vodič J je z materiálu o nižší elektrické vodivosti, s výhodou z duralu a je válcového tvaru. Ka plášti vodiče J jsou vytvořeny zářezy 10, a to příčně k podélné ose vodiče J. Zářezy 10 způsobují vlivem skinefektu stoupnutí ohmického odporu při vyšších kmitočtech.The semiconductor unit according to the invention, in particular a thyristor unit for inverters at higher frequencies, i.e. for inverters from 500 Hz and above, is embedded in the longitudinal support structure 2 (Figs. 1 and 4) of insulating material such that The centering elements 6, which are formed of an insulating material, preferably have a shape close to the letter H, the slots of which fit into the upper and lower limbs of the support structure 5. Two groups of chilled toroids 2 are placed symmetrically on both sides of said cooler, two of which are shown in FIG. The three-membered 3 groups of chilled toroids 2, each ^of which is supported on the conductor Jav of the support structure 2, are provided by centering elements 6. Among these chilled toroid groups 6, a group of thyristors 1 with coolers 2 is arranged so that coolers 2 and thyristors 1 are alternated. Figure 1 shows an example with a group of four thyristors 1 with five coolers J. The whole assembly is secured in the support structure 2 by means of a spring 8 located at one end in the support structure 2. is separated from the other parts of the unit by the centering element 6 and the cooler 6. A group of chilled toroids 2 which, in the semiconductor unit, perform the function of a superelevation 2 »j ® ⁱⁿ cross-section shown in Figs. 1 and 4. The toroids 2 are mounted on a conductor J and cooled by water flowing therethrough through the treated conduit J. the toroids 2 are maintained by the centering elements 6. FIG. 5 shows an embodiment of the conductor J according to the invention. The conductor J is of a material of lower electrical conductivity, preferably of duralumin, and is of cylindrical shape. Notches 10 are formed in the sheath of the conductor J, transversely to the longitudinal axis of the conductor J. The notches 10 cause an increase in ohmic resistance at higher frequencies due to the skin effect.

Zapojení polovodičové jednotky podle vynálezu tak, že buá tvoří kompletní Gratzův můstek s jedním nebo více tyristory 1 v každé větvi můstku v sérii, obsahující již indukčnosti 2 a odpory R, jak je znázorněno na obr. 2 a 3, a nebo tvoří alespoň jednu větev Gratzova můstku při jiných analogických uspořádáních ve stejné konstrukci.Connection of the semiconductor unit according to the invention so that it either forms a complete Gratz bridge with one or more thyristors 1 in each bridge branch in series, already comprising inductances 2 and resistors R as shown in Figures 2 and 3, or forms at least one branch Gratz bridge in other analogous arrangements in the same construction.

Claims

A semiconductor unit, in particular a thyristor unit for inverters and higher frequencies, comprising a support structure in which the thyristors of the tablet design and the cooling elements are held by centering members and a fastening element, characterized in that the insulating material support structure (5) in the longitudinal axis of the supporting structure (5) and closer to its center, a cooler (2) is placed between two centering elements (6) and two groups of chilled toroids (9) are placed symmetrically on both sides of each cooler (2). arranged on the conductors (3) and which are secured in the supporting structure (5) by means of centering elements (6) and between these groups of cooled toroids (9) there is a group of alternately mounted thyristors (1) with coolers (2). is secured in the supporting structure (5) by means of a spring (4) located at one end in the supporting structure (5) and behind m order to adjust the contact force associated with the pressure screw (8) which is separated from other parts of the condenser (2) and the centering element (6).

The semiconductor unit according to claim 1, characterized in that the conductor (3) passing through the groups of chilled toroids (9), each of which faces the radiator (2), is of cylindrical shape and has notches (10) on the sheath. formed transversely to the longitudinal oae of the conductor (3).