DD216826A1 - Stromrichter in bruecken- oder mittelpunktschaltung mit luftselbstkuehlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromrichter in Bruecken- oder Mittelpunktschaltung in Luftselbstkuehlung, dessen elektronische Stromrichterelemente jeweils mit ihren Kuehlkoerpern Kuehlbloecke bilden und vertikal uebereinander angeordnet sind und die Kuehlluft durch Luftleitbleche geleitet wird. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, den konstruktiven und technologischen Aufwand durch Zusammenfassung der Funktionen verschiedener Konstruktionsteile zu senken. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass die Luftleitbleche als elektrische Verbindungen zwischen zwei uebereinander angeordneten Kuehlbloecken ausgebildet und vorzugsweise von der Oberkante der vorderen Kuehlkoerperhaelfte des unteren Kuehlblocks schraeg nach oben zur Unterkante der hinteren Kuehlkoerperhaelfte des darueber befindlichen Kuehlblocks verlaufend geformt und angeordnet sind. Die Anwendung der Erfindung ist fuer den Aufbau von Stromrichtern in Kompaktbauweise zweckmaessig.

Description

Institut für Regelungstechnik im Kombinat VEB EAW Berlin-Treptow; "Friedrich Ebert" Büro für Schutzrechte

Stromrichter in Brücken- oder Mittelpunktschaltung mit Luftselbst kühlung

H 01 L 1/16

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Stromrichter in Brücken- oder Mittelpunktschaltung mit Luftselbstkühlung, dessen elektroni-, sehe Stromrichterelemente jeweils mit ihren Kühlkörpern Kühlblöcke bilden und die zu einer Brücken- bzw. Mittelpunktschaltung gehörenden Kühlblöcke innerhalb eines tragenden Gestells übereinander angeordnet sind, bei dem weiterhin die Kühlluft mittels Luftleitblechen von einem Zuluftkanal über die Kühlblöcke zu einem Abluftkanal geleitet wird, wobei in horizontaler Anreihung weitere dieser Baueinheiten parallelgeschaltet sein können.

Die Anwendung der Erfindung ist für den Aufbau von Stromrichtern in Kompaktbauweise zweckmäßig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen.

Zur Abführung der beim Betrieb von Stromrichteranlagen entstehenden Verlustwärme sind verschiedene Kühlsysteme bekannt. Besonders die auf freier Konvektion'beruhende Luftselbstkühlung weist hinsichtlich Materialaufwand, Betriebskosten und Betriebst sicherheit sowie Umweltbelastung gegenüber anderen Kühlungsar-. . ."· . : " · . . ' ." .: "· - 2 -

^ ' ' ' ·

ten Vorteile auf. Diese Vorteile treten durch eine günstige Anordnung der Kühlkörper und Luftleiteinrichtungen besonders deutlich hervor.

Es sind Stromrichteranlagen mit übereinander angeordneten Kühlkörpern bekannt, die zur Erzielung einer ausreichenden Luftströmung bei freier Konvektion versetzt zueinander oder schrägstehend angeordnet sind. Es.ist auch bekannt, die Kühlrippen der Kühlkörper schräg zur Achse des im Kühlkörper befestigten Halbleiterelements anzuordnen (CH-PS 413 0S2) . Der Kühlluftstrom soll dadurch seitlich abgelenkt und nach außen geführt werden. In einer weiteren Anordnung befindet sich die Achse des Kühlkörpers schräg zum Halbleiterelement (CH-PS 413 083) , wobei die Kühlkörper ebenfalls, wie schon in der vorgenannten Ausführung, mit Hilfe von Verbindungsstücken miteinander verbunden sind* Auch ist es bekannt, die in einer Reihe übereinander angeordneten Kühlkörper über Isolatoren so miteinander gegenseitig zu verbinden, daß eine„selbsttragende Anordnung entsteht, in der die Kühlkörper parallel, aDer gegenseitig versetzt der Kühlluft ausgesetzt sind (CH-PS 413 081). Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, bei der die Kühlkörper lotrecht übereinander und rechtwinklig zum Gestellaufbau befestigt sind. Die Kühlluft strömt zwischen, den Kühlkörpern von vorn ein und wird nach oben durch schräge. Leitflächen in einen gemeinsamen Abluftschacht geleitet, der unmittelbar-hinter den Kühlkörpern verlauft. Die Kühlluft wird dabei unterhalb des einzelnen Halbleiterelements zugeführt und diagonal gegenüberliegend oberhalb des Kühlkörpers abgeführt In einer anderen Anordnung bildet ein waagerecht liegendes Profilteil aus Isolierstoff einen schräg nach oben führenden Luftkanal, in dem die zu kühlenden Bauelemente mit ihren Kühlkörpern angeordnet sind (DD-PS 74 908). Für jede 3auelementeetage entsteht so ein separater Luftkanal, der Frischluft führt. Bei dieser Anordnung befinden sich alle parallelgeschalteten Halbleiterbauelemente in einem dieser waagerecht liegenden Profilteile und werden durch in gleicher Ebene liegende, sich ebenfalls waagerecht erstreckende Stromschienen kontaktiert. Nachteilig;' bei allen bekannten Anordnungen ist, daß die sich in gleicher Richtung erstreckenden Stromzuführungen und Luftleit-

einrichtungen durch verschiedene Konstruktionsteile realisiert werden und dadurch ein relativ hoher Materialaufwand erforderlich ist. .

In der DE-CS 25 15 341 wird für die speziellen Bedingungen bei Stromrichtern mit Luftzwangskühlung eine Anordnung beschrieben, bei der sich alle Funktionsteile in einem als Luftkanal ausgeführten, als Kasten bezeichnetem Gehäuse befinden. Dieses Gehäu- λ se kann wenigstens teilweise leitend sein und bei isoliertem Aufbau die Funktion einer Gleichstromschiene unterstützen/Durch den Aufbau des sich senkrecht erstreckenden Gehäuses ist die Variabilität dieser Funktion stark begrenzt, weil von dem wenigstens teilweise leitenden Gehäuse nur ein, elektrisches Potential geführt werden kann. Sin weiterer Mangel ergibt sich, bedingt durch den sich senkrecht, erstreckenden Aufbau des Gehäuses, aus den übereinander im Kühlkanal liegenden Kühlkörpern, durch die gegenseitige Aufheizung der Kühlluft, so daß diese Anlage nur mit Luftzwangskühlung betrieben werden kann und für Luftselbstkühlung ungeeignet ist.

Ziel der Erfindung '

Die Erfindung hat das Ziel, den Aufbau von Luftselbstgekühlten Stromrichtern durch Senkung des konstruktiven, technologischen und Montageaufwandes, sowie des Materialaufwandes zu vereinfachen .

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die*Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter in Brücken- oder Mittelpunktschaltung mit Luftselbstkühlung zu schaffen, bei dem Konstruktionsteile für verschiedene Funktionen zusammengefaßt sind.-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Luftleitbleche als elektrische Verbindungen zwischen zwei übereinander angeordneten Kühlblöcken ausgebildet und, vorzugsweise von der Oberkante der vorderen Kühlkörperhälfte des unteren Kühlblocks schräg nach oben zur Unterkante der hinteren Kühlkörperhälfte des darüber befindlichen Kühlblocks verlaufend geformt

• - 4 -

'' - '.' - ' ' - ^A -

und angeordnet sind. .'«">

In'weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß-'jedes Luftleitblech berührungsfrei unmittelbar über der Oberkante der¹ vorderen Kühlkörperhälfte, waagerecht zur oberen Fläche, die vordere Begrenzung dieser Kühlkörperhälfte überragend, abgebogen ist und der elektrische Kontakt zwischen der vorderen Kühlkör-., perhälfte und dem Luftleitblech durch eine zwischengeschaltete, vom Luftleitblech vorzugsweise noch überdeckte Sicherung hergestellt ist, Sine weitere Ausbildungsvariante sieht dann noch vor, daß die hintere Kuhlkörperhälfte jedes Kühlblocks fest, jedoch elektrisch isoliert, am tragenden Gestell befestigt ist und Stehbolzen aufweist, die Teil einer Spannvorrichtung und ebenfalls Aufnahme für die vordere Kühlkörperhälfte sind.

AusfUhrungsbeispiel '

Die Erfindung soll,anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1:· Aufbau eines luftselbstgekühlten Stromrichters in Dreh- ' r strom-Brückenschaltung in Seitenansicht

Fig. 2: Perspektivische Teildarstellung eines luftselbstgekühlten Stromrichters mit parallelgeschalteten Drehstrom-'' Brücken \'

In Fig. 1 ist der Aufbau eines luftselbstgekühlten Stromrichters in Drehstrom-Srückenschaltung gemäß dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag dargestellt. An einem tragenden Gestell 1 sind sechs Kühlblöcke A-F in vertikaler Anordnung vorgesehen. Diese Kühlblöcke A-F bestehen jeweils aus einem elektronischen Strom- ' · richterelement 2, einer.vorderen Kühlkörperhälfte 3 und einer hinteren Kühlkörperhälfte 4. Die hinteren Kühlkörperhälften 4a 4f sind unter jeweiliger Zwischenordnung eines Isolierstücks 5a bis Sf elektrisch isoliert so'an dem tragenden Gestell 1 befestigt, daß zwischen den Kühlblöcken A-F genügende Abstände für den Durchtritt der Kühlluft vorhanden sind. Die hinteren Kühlkörperhälften 4a - 4f weisen hier nicht dargestellte, allseitig bekannte, Stehbolzen auf, welche die vorderen Kühlkörper-, half ten 3a - 3f aufnehmen und gleichzeitig Teil einer Spannvor-r

. - 5. -

richtung sind. Zwischen den Kühlblöcken A-F. sind elektrisch gut leitende Luftleitbleche 5a - 5e vorgesehen, die jeweils von aer Oberkante,der vorderen Kühikörperhälfte 3b - 3f Ges unteren Kühlblocks B-F zur Unterkante der hinteren Kühlkörperhälfte 4a - 4e des darüber angeordneten Kühlblocks A-E verlaufend geformt und diese elektrisch verbindend Defestigt sind. Dabei ist es erforderlich, daß bei Verwendung von Sicherungen 7a - 7.f die Luftleitblsche 5a - 5e keinen direkten Kontakt mit den vorderen Kühlkörperhä.lf ten 3b - 3f haben, sondern in erforderlichem Abstand über deren oberen Flächen nach vorn abgewinkelt sind und vorteilhafterweise die an der vorderen Fläche der vorderen Kühlkörperhälften 3b - 3f vorgesehenen Sicherungen 7b - 7f noch überragen. Die elektrische Verbindung zum darüber befindlichen Kühlblock A-E erfolgt dann über die Sicherungen 7b - 7f. Die Drehstromanschlüsse R,S,T und die Gleichstromanschlüsse +,-sind den. Erfordernissen einer Drehstrom-Srückenschaltung gemäß an die jeweiligen Rückseiten der hinteren Kühlkörperhälften 4a 4f angeschlossen und liegen vorteilhaft auf einem der Sefestigungspunkte des jeweiligen Luftleitblechs 5a - 5e. Bei wechselseitiger Einspeisung und Abführung des Stromes an den genannten Anschlußpunkten kann eine"symmetrische Stromaufteilung über die Luftleitbleche 5a - 5e erreicht werden. Bei gleichem konstruktivem Aufbau ist unter Berücksichtigung der entsprechenden Polung der Stromrichterelemente 2 und der Drehstromanschlüsse eine Mittelpunktschaltung ohne weiteres realisierbar. Durch das hier nicht dargestellte Schrankgehäuse des Stromrichters werden zwei Kühlluftkanäle nach außen begrenzt, so daß die Kühlluft durch den im Beispiel vor den Kühlblöcken A-F befindlichen Zuluftkanal über die Kühlblöcke A-F in einen dahinter befindlichen Abluftkanal strömt und durch eine sich in der Decke des Schrankgehäuses befindliche öffnung, durch die Thermik bedingt, nach oben entweicht. Da die Luftleitbleche 5a - 5e im Zuluftkanal auch noch die Sicherungen 7b - 7f überragen, ist die Aufheizung der Kühlluft für die weiter oben angeordneten Kuhlblökke A-E durch die Verlustwärme der unteren Kühlblöcke B-F einschließlich^deren Sicherungen 7b - 7f sehr stark gemindert. .' Das Auswechseln defekter Stromrichterelemente 2a - 2f erfolgt

so, daß die hintere Kühlkörperhälfte 4a - 4f im Schrank am tragenden Gestell 1 verbleibt und die vordere Kühlkörperhälfte 3a - 3f mit Stromricht^relement 2a - 2f und die eventuell vorhandene Sicherung 7a - 7f zur Bedienungsseite nach Lösen der Spannvorrichtung abgenommen wird. Die Luftleitbleche 5a - 5e sind,auch deshalb so gestaltet, daß sie mit ihren unteren Begrenzungen die Vorderflächen der jeweiligen vorderen KDhlkörperhälften 3b - 3f nicht überdecken.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß /die beschriebene Anordnung einer aus sechs vertikal angeordneten Kühlblöcken bestehenden Drehstrom-Brücke durch horizontale Anreihung in Parallelschaltung erweitert werden kann. Dabei dienen die Luftleitbleche,wie beschrieben, zur Kontaktierung der Kühlblöcke und horizontal fort-, laufend/zur Herstellung der Parallelschaltung der einzelnen, vertikal angeordneten Drehstrom-Brücken. Somit wird die Funktion der bisher notwendigen Zweigschienen von den Luftleitblechen übernommen. Auch hier kann bei wechselseitiger Einspeisung bzw. Abführung des Stromes an den gegenüberliegenden Enden der Luft-'leitbleche eine symmetrische Stromaufteilung auf die parallelgeschalteten Stromrichterelemente erzielt werden.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Stromrichter in Brücken- oder Mittelpunktschaltung mit Luftselbstkühlung , dessen elektronische Stromrichterelemente jeweils mit ihren Kühlkörpern Kühlblöcke bilden und die zu eir ner Brücken- bzw. Mittelpunktschaltung gehörenden Kühlblökke innerhalb eines tragenden Gestells übereinander angeordnet sind, bei dem weiterhin die Kühlluft mittels Luftleitblechen von einem Zuluftkanal über die Köhlblöcke zu einem Abluftkanal geleitet wird, wobei in horizontaler Anreihung weitere dieser Baueinheiten parallelgeschaltet sein können, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftleitbleche (5a - 5e) als elektrische Verbindungen zwischen zwei übereinander angeordneten Kühlblöcken (A/B, B/C ...Ξ/F) ausgebildet und vorzugsweise von der Oberkante der vorderen Kühlkörperhälfte (3b - 3f) des

   '; unteren Kühlblocks (B - F) schräg nach oben zur Unterkante der hinteren Kühlkörperhälfte (4a - Ae) des darüber befindlichen Kühlblocks (A - E) verlaufend geformt und angeordnet sind, ,
2. 2. Stromrichter nach Funkt I₁ gekennzeichnet dadurch, daß jedes Luftleitblech (5a - 5e) berührungsfrei unmittelbar über aer Oberkante der vorderen Kühlkörperhälfte (3b - 3f) waagerecht zur oberen Fläche, die vordere Begrenzung dieser Kühlkörperhälfte (3b - 3f) überragend, abgebogen ist und der elektrische Kontakt zwischen der, vorderen Kühlkörperhälfte (3b - 3f) und dem Luftleitblech (5a - 5e) durch eine zwischengeschaltete, vom Luftleitblech (5a - 5e) vorzugsweise noch überdeckte Sicherung (7b - 7f) hergestellt ist.
3. 3. Stromrichter nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dab die hintere Kühikörperhälfte (4a - 4f) jedes Kühlblocks (A- F) fest, jedoch elektrisch isoliert, am tragenden Gestell (i) befestigt ist und Stehbolzen aufweist, die Teil einer,Spannvorrichtung und ebenfalls Aufnahme Tür die vordere Kühikörperhälfte (3a - 3f) sind. ,

   - Hiepzu 2 Blatt Zeichnung -