DE2611260B2 - POWER CONVERTER UNIT - Google Patents
POWER CONVERTER UNITInfo
- Publication number
- DE2611260B2 DE2611260B2 DE19762611260 DE2611260A DE2611260B2 DE 2611260 B2 DE2611260 B2 DE 2611260B2 DE 19762611260 DE19762611260 DE 19762611260 DE 2611260 A DE2611260 A DE 2611260A DE 2611260 B2 DE2611260 B2 DE 2611260B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor valves
- conductor
- circuit board
- elements
- converter module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
- H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
- H01L25/115—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromrichterbaueinhei mit mindestens zwei Halbleiterventilen je Wechsel stromphase und einem allen Halbleiterventilen gemein samen Kühlkörper.The invention relates to a converter unit with at least two semiconductor valves per change current phase and common to all semiconductor valves seeds heat sink.
Eine derartige Stromrichterbaueinheit ist aus dei DT-PS 15 14 463 nur für Gleichrichteranlagen mil gesteuerten Ventilen bekannt, bei denen je Phase mindestens zwei Ventile antiparallel geschaltet sind und bei denen jeweils immer nur die Ventile einer Durchlaßrichtung geöffnet sind. Bei üblichen Stromrichterbaueinheiten wird für jedes Halbleiterventil ein eigener Kühlkörper vorgesehen. Mehrere solcher Einheiten werden zusammen mit anderen Funktionselementen im Inneren eines Gehäuses, sei es eines Elektronikschranks oder eines Baugruppenträgers, weitgehend separat montiert. So müssen die Drehstromleitungen beispielsweise mit Stromwandlern versehen werden, eine Stromistwerterfassungsschaltung, Ansteuerbaugruppen mit Verstärkern und Beschaltungsbaugruppen sowie Stromschienen sind als weitere Funktionselemente in das Gehäuse einzubringen, und schließlich muß ein Lüfter so angebracht werden, daß eine hinreichende Kühlung von thermisch hoch belasteten Bauelementen oder Baugruppen erreicht wird. Die elektronischen Baugruppen sowie die Stromrichterbaueinheiten müssen schließlich noch funktionsgerecht verdrahtet werden. Hinzu kommt noch, daß für die Stromrichterbaueinheit und die notwendigen Funktionselemente mechanische Trag- und Führungssysteme vorzusehen sind.Such a power converter module is made of dei DT-PS 15 14 463 only known for rectifier systems with controlled valves in which each phase at least two valves are connected in anti-parallel and in each of which only one valve is used Are open. In the case of conventional power converter modules, one is used for each semiconductor valve own heat sink provided. Several such units are used along with other functional elements inside a housing, be it an electronics cabinet or a subrack, largely mounted separately. For example, the three-phase lines must be equipped with current transformers , a current actual value detection circuit, control assemblies with amplifiers and wiring assemblies as well as busbars are to be introduced into the housing as additional functional elements, and Finally, a fan must be attached in such a way that there is sufficient cooling from thermally high loaded components or assemblies is achieved. The electronic assemblies as well as the Ultimately, converter modules still have to be wired in accordance with their function. Additionally, that for the converter unit and the necessary functional elements mechanical support and guide systems are to be provided.
Ferner ist aus der DT-OS 20 08 800 ein Stromrichterschrank bekannt, bei dem in als Luftzuführungsschächten dienenden Profilkästen übereinanderliegend Kühlkörper montiert sind, an deren Frontseite jeweils ein Halbleiterventil sowie über Tragelemente die zugehörige Sicherung, sowie Beschaltungs- und Überwachungselemente angeordnet sind. Der Kühlkörper ist hierbei stromdurchflossen. Der Kühlkörper sowie die auf seiner Frontseite angebrachten Bauteile sind durch Lösen von Verschraubungen auswechselbar. Für einen Stromrichter müssen mehrere derartige mit den zugehörigen Bauteilen versehene Kühlkörper separat befestigt und die notwendigen elektrischen Verbindungen hergestellt werden. Eine derartige Anordnung erfordert ein erhebliches Bauvolumen.Furthermore, from the DT-OS 20 08 800 is a converter cabinet known, in the case of the cooling body lying one above the other in profile boxes serving as air supply ducts are mounted, on the front side of which a semiconductor valve and the associated one via support elements Fuse, as well as wiring and monitoring elements are arranged. The heat sink is here current flowing through it. The heat sink and the components attached to its front can be removed by loosening Interchangeable screw connections. For a converter, several of these with the associated Components provided with heat sinks are attached separately and the necessary electrical connections are made will. Such an arrangement requires a considerable structural volume.
Es besteht die Aufgabe, eine Stromrichterbaueinheit der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie bei kompakter Bauweise und großer Fertigungs- und Montagefreundlichkeit alle funktionell zusammengehörigen Elemente vereint.The task is to design a converter module of the type mentioned in such a way that it with a compact design and great ease of manufacture and assembly, all functionally related Elements united.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.The object is achieved according to the invention.
26 Π26 Π
daß die Halbleiterventile eine thermisch gut leitende, elektrisch isolierte, der Auflage dienende Schicht aufweisen und die elektrischen Anschlüsse der Halbleiterventile der Schicht abgewandt sind, daß alle Halbleiterventile mit ihren Schichten an einer ebenen Kühlfläche des Kühlkörpers anliegen, daß die Anschlüsse der Halbleiterventile mit starren, !anggestreckten Leiterelementen verbunden sind und daß die Leiterelemente als Träger von in einer oder mehreren parallelen Montageebenen angeordneten elektrischen Funktioüselementen dienen.that the semiconductor valves have a good thermal conductivity, have electrically insulated, the support layer and the electrical connections of the semiconductor valves facing away from the layer that all semiconductor valves with their layers on a flat The cooling surface of the heat sink rest so that the connections of the semiconductor valves with rigid,! Conductor elements are connected and that the conductor elements as a carrier of in one or more parallel Electrical functional elements arranged on assembly levels are used.
Damit werden Halbleiterventile, Kühlkörper sowie die für einen Stromrichter notwendigen Funktionselemente zu einer selbsttragenden, stabilen Einheit mit hoher Packungsdichte verbunden, mit der sich Stromrichter aller Art, beispielsweise auch gesteuerte Gleichrichter, realisieren lassen. Durch die Anordnung der elektrischen Funktionselemente in einer oder mehreren Ebenen bleiben diese gut einsehbar und leicht zugänglich. Dies trägt zu einer erhöhten Fertigungs-, Montage- und Wartungsfreundlichkeit bei. Der Einsatz von Halbleiterventilen, deren Kühl- und Anschlußflächen einander diametral gegenüberliegen, ermöglicht eine klare räumliche Trennung von Kühlfunktion und elektrischer Leitungsfunktion. Durch eine lösbare, mechanisch stabile Verbindung der Anschlüsse der Halbleiterventile mit starren, langgestreckten, dem Kühlkörper abgewandten Leiterelementen wird durch diese letzteren eine Art Gerüst vorgegeben, an dem zugeordnete elektrische Funktionselemente befestigt werden können. Da dieses Gerüst aber gleichzeitig in die elektrische Leitungsführung integriert ist, können, wo immer in den verschiedenen Montageebenen nötig, unmittelbar elektrische Verbindungen zu den in den Montageebenen angeordneten Funktionselementen hergestellt werden. Die Leiterelemente haben somit eine Doppelfunktion, die einerseits in mechanischer Abstützung und andererseits in der Führung des elektrischen Hauptstromes besteht. Die zielgerichtete Nutzung dieser Doppelfunktion trägt neben einer 4« erheblich besseren Raumnutzung zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit bei, da damit erhebliche Teile einer umständlichen, möglicherweise mit Fehlern behafteten Verdrahtung entfallen und die Gefahr Undefinierter Leitungseinstreuungen vermieden wird. Mehrere vorgefertigte, werkseitig vollständig durchgeprüfte Stromrichterbaueinheiten können am Einsatzort mühelos, beispielsweise als modulare Einheiten zum Aufbau einer Stromversorgung für Gleichstrommotoren, durch wenige Steckverbindungen und Stromschienenanschlüsse in ein größeres Gerät integriert werden.This makes it possible to use semiconductor valves, heat sinks and the functional elements required for a power converter connected to a self-supporting, stable unit with high packing density, with which the power converter of all kinds, including controlled rectifiers, for example. By the arrangement of the electrical functional elements in one or more levels, these remain easily visible and light accessible. This contributes to an increased ease of manufacture, assembly and maintenance. The use of semiconductor valves, the cooling and connecting surfaces of which are diametrically opposed to each other, allows a clear spatial separation of the cooling function and the electrical management function. Through a detachable, mechanically stable connection of the connections of the semiconductor valves with rigid, elongated, the The conductor elements facing away from the heat sink are provided by the latter a kind of framework on which associated electrical functional elements can be attached. However, since this framework is also in the electrical wiring is integrated, wherever necessary in the various assembly levels, direct electrical connections to the functional elements arranged in the assembly levels getting produced. The conductor elements thus have a double function, on the one hand in mechanical There is support and on the other hand in the management of the main electrical current. The purposeful Use of this double function contributes to a significantly better use of space and an increase in the Functional reliability, as it means that considerable parts of a cumbersome, possibly flawed, part of the process There is no need for wiring and the risk of undefined line interference is avoided. Several pre-made, Converter modules that have been completely checked at the factory can easily be for example as modular units for building a power supply for DC motors, by a few Plug connections and busbar connections can be integrated into a larger device.
Es ist günstig, wenn die Montageebene im wesentlichen senkrecht zu den Leiterelementen verlaufen. Diese gewährleistet einen einfachen und doch robusten Aufbau. 5ϊ It is advantageous if the assembly plane is essentially perpendicular to the conductor elements. This ensures a simple yet robust structure. 5ϊ
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die in einer der Montageebenen liegenden elektrischen Funktionselemente auf einer Leiterplatte untergebracht, die von den Leiterelementen durchstoßen wird. Dabei kann an den Durchstoßungsstellen ein mecha- e>o nisch belastbarer und elektrischer Kontakt zwischen Leiterplatte und Leiterelement hergestellt sein. Solche Funktionselemente können beispielsweise für einen gesteuerten Stromrichter Beschaltungsbaugruppen zum Schutz der Halbleiterventile gegen Überströme und hi Überspannungen und Ansteuerbaugruppen zur Übertragung der Steuerimpulse auf die Halbleiterventile sein. Eine mit solchen Funktionselementen versehene Leiterplatte kann vorgefertigt und voll geprüft werden, ehe sie in die Stromrichterbaueinheit eingebracht wird. Um eine handliche und gegen mechanische Beschädigungen weitgehend sichere Bauform zu erreichen, wird man die Leiterplatte in ihren Abmessungen auf die Abmessungen des Kühlkörpers abstimmen, so daß sie den Kühlkörper seitlich nicht wesentlich überragt. Durch die Herstellung des Kontaktes zwischen Leiterplatte und Leiterelement wird die Leiterplatte mechanisch zuverlässig gehaltert, wobei gleichzeitig die auf der Leiterplatte untergebrachten elektrischen Funktionselemente über die Leiterelemente mit den Anschlüssen der Halbleiterventile kontaktsicher verbunden sind. Die Verbindung zwischen Leiterplatte und Leiterelement kann derart erfolgen, daß die Leiterplatte an der Durchstoßungsstelle eine ringförmige Leiterbahn aufweist. Bei dem nach der Bestückung der Leiterplatte ohnehin erforderlichen Schwallötvorgang kann dann das Leiterelement an dieser Stelle sofort mit eingelötet werden.In an advantageous embodiment, the ones located in one of the assembly levels are electrical Functional elements housed on a circuit board, which is pierced by the conductor elements. A mecha- e> o Nically resilient and electrical contact between the circuit board and conductor element be made. Such Functional elements can be used, for example, for a controlled converter Protection of the semiconductor valves against overcurrents and hi overvoltages and control modules for transmission be the control pulses to the semiconductor valves. A printed circuit board provided with such functional elements can be prefabricated and fully tested before it is incorporated into the converter module. Around To achieve a handy and largely safe design against mechanical damage, one becomes the Match the dimensions of the printed circuit board to the dimensions of the heat sink so that they have the The side of the heat sink does not protrude significantly. By making the contact between the circuit board and Conductor element, the circuit board is mechanically reliably held, while at the same time on the Printed circuit board housed electrical functional elements on the conductor elements with the connections the semiconductor valves are connected in a secure manner. The connection between the printed circuit board and the conductor element can be done in such a way that the circuit board has an annular conductor path at the piercing point. In the case of the wave soldering process, which is required anyway after the assembly of the circuit board, can then the conductor element must be soldered in at this point immediately.
Es ist vorteilhaft, wenn als Funktionselement in einer der Montageebenen die Leiterelemente verbindende Stromschienen sowie Stromwandler angeordnet sind. In dieser Ebene erfolgt somit in übersichtlicher Form und gut zugänglich die elektrische Verbindung der Halbleiterventilanschlüsse sowie die Stromerfassung. In dieser Ebene erfolgt die elektrische Einspeisung sowie die Entnahme der durch die Wirkung des Stromrichters modifizierten Ströme.It is advantageous if, as a functional element, connecting the conductor elements in one of the assembly levels Busbars and current transformers are arranged. At this level there is a clear form and The electrical connection of the semiconductor valve connections and the current measurement are easily accessible. In This level is where the electrical feed and the removal of the power from the converter take place modified currents.
Die Leiterelemente können als Metallhülsen ausgebildet sein, die durch Verschraubung auf die elektrischen Anschlüsse der Halbleiterventile angepreßt sind. Die mit einer oder mehreren Leiterplatten fest verbundenen Metallhülsen können mit geringem mechanischen Aufwand durch Schrauben, die durch die einzelnen Metallhülsen hindurchgesteckt werden, auf die Anschlüsse der Halbleiterventile aufgepreßt werden, wenn diese Anschlüsse ein Innengewinde aufweisen. Durch diese Schrauben können die am kühlkörperfernen Ende der Metallhülsen in einer Ebene angeordneten Stromschienen gleichzeitig mit den Metallhülsen leicht demontierbar verbunden werden.The conductor elements can be designed as metal sleeves that are screwed onto the electrical Connections of the semiconductor valves are pressed. Those firmly connected to one or more printed circuit boards Metal sleeves can with little mechanical effort by screws, which by the individual Metal sleeves are pushed through, are pressed onto the connections of the semiconductor valves, if these connections have an internal thread. These screws can be used to attach the end remote from the heat sink the metal sleeves arranged in a plane busbars at the same time with the metal sleeves easily can be dismantled.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind jeweils zwei Halbleiterventile in Serie geschaltet und zu einem Bauelement zusammengefaßt, wobei die beiden dem Eingang und dem Ausgang der Serienschaltung zugeordneten Anschlüsse sowie ein dritter, dem Verbindungsleiter zwischen den Halbleiterventilen zugeordneter Anschluß auf dem Bauelement in einer Reihe angeordnet sind. Diese Bauelemente können mit geringem Montageaufwand auf dem Kühlkörper befestigt werden und verringern wegen der Maßhaltigkeit ihrer Anschlüsse Toleranzprobleme bei der Befestigung mehrerer in einer Leiterplatte befestigter Leiterelemente. In an advantageous embodiment, two semiconductor valves are connected in series and become one Component combined, the two being the input and the output of the series circuit associated connections and a third, the connecting conductor between the semiconductor valves associated terminal are arranged on the component in a row. These components can with be attached to the heat sink with little installation effort and reduce because of the dimensional accuracy their connections tolerance problems when fastening several conductor elements fastened in a printed circuit board.
Bei einer Stromrichterbaueinheit für ein Drehstromsystem ist es günstig, wenn drei derartige Bauelemente parallel zueinander angeordnet sind. Dies ergibt einen einfachen Aufbau und einen übersichtlichen, geradlinigen Stromschienenverlauf.In the case of a power converter module for a three-phase system, it is advantageous if three such components are arranged parallel to each other. This results in a simple structure and a clear, straightforward one Conductor track.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform dient als Kühlfläche eine Außenfläche eines Kür!!;örpers, dessen von der Kühlfläche abgewandte Küh-i'ahnen durch LuftHtwände unter Bildung eines rechteckigen Strömungskanals abgedeckt sind, wobei die KUhlfahnen durch einen stirnseitig angebrachten Axiallüfter zwangsbelüftet sind. Die kompakte Lüfter-Kühlkörpereinheit sorgt für eine wirksame Kühlung der thermischIn an advantageous embodiment, an outer surface of a freestyle is used as the cooling surface ! !; body, the cooling lugs of which facing away from the cooling surface are covered by air walls to form a rectangular flow channel, the cooling lugs being forcibly ventilated by an axial fan attached to the front. The compact fan / heat sink unit ensures effective cooling of the thermal
hochbelasteten Halbleiterventile und stellt in Form einer gut zugänglichen, ebenen Kühlfläche eine günstige Befestigungsebene für die Halbleiterventile dar.highly loaded semiconductor valves and provides a cheap, easily accessible, flat cooling surface The mounting level for the semiconductor valves.
Die Stromrichterbaueinheit eignet sich je nach Einsatzzweck sowohl für die Bestückung mit gesteuerten wie auch ungesteuerten Halbleiterventilen. So können als Halbleiterventile auch Tyhristoren eingesetzt werden. In diesem Fall kann die Leiterplatte als Funktionselement Impulsübsrtrager, Trägerstaueffekt-Beschaltung und Bauelemente für die Stromistwerterfassung sowie Kontakteinheiten für den Anschluß äußerer Verbindungsleiter aufweisen. Speziell bei dem höheren BeschaUungsaufwand für gesteuerte Halbleiterventile kommt der äußerst raumökonomische Aufbau der Stromrichterbaueinheit zur Geltung. Durch die Integration aller funktionswichtigen Elemente, durch die räumliche Anordnung dieser Elemente und durch die Kombination mechanischer und elektrischer Verbindungen in Form der Leiterelemente konnte in bezug auf konventionelle, d. h. aus getrennten Funktionseinheiten bestehende, leistungsgleiche Stromrichterbaueinheiten das Bauvolumen um 90% und das Gewicht um 80% reduziert werden.Depending on the intended use, the converter module is suitable for equipping with controlled as well as uncontrolled semiconductor valves. Tyhristors can also be used as semiconductor valves will. In this case, the circuit board can be used as a functional element for pulse transfer, carrier jam effect circuitry and components for the current actual value acquisition as well as contact units for the connection have outer connecting conductor. Especially with the higher procurement costs for controlled semiconductor valves the extremely space-saving design of the converter module comes into its own. By the integration of all functionally important elements, through the spatial arrangement of these elements and through the combination of mechanical and electrical connections in the form of the conductor elements, in with respect to conventional, d. H. Power converter modules with the same power consisting of separate functional units the construction volume can be reduced by 90% and the weight by 80%.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in den F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of an exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3 explained in more detail. It shows
F i g. 1 das Blockschaltbild einer Thyristorbaueinheit,F i g. 1 the block diagram of a thyristor unit,
F i g. 2 den räumlichen Aufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Stromrichterbaueinheit in perspektivischer Darstellung undF i g. 2 shows the spatial structure of a converter module designed according to the invention in perspective Representation and
F i g. 3 einen Schnitt durch die Stromrichterbaueinheit entlang der Schnittlinie III —III in Fig. 2.F i g. 3 shows a section through the converter module along the section line III-III in FIG.
Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt schematisch den Aufbau einer Stromrichterbaueinheit mit den zugehörigen elektrischen Funktionselementen. Im Zentrum des Schaltbildes ist mit dem Bezugszeichen 1 die Halbleiterventileinheit des Stromrichtes bezeichnet. Sie umfaßt sechs Thyristoren 7*1 bis Γ6 in einer sechspulsigen Drehstrom-Brückenschaltung. Die Einspeisung der Drehspannung erfolgt am Eingang füber Stromwandler 2. Die Ausgangsklemmen der Stromrichterbaueinheit sind mit A 1, A 2 bezeichnet. Die Stromrichterbaueinheit umfaßt ferner Impulsübertrager 3, gegebenenfalls mit nachgeschalteten Impulsverstärkern zur Einkopplung der Steuerimpulse auf die Zündelektroden der Thyristoren 7Ί bis 7*6, die Trägerstaueffekt-Beschallung 4, eine Stromistwerterfassungsschaltung 5 als elektrische Funktionselemente sowie einen Lüfter 6 zur Kühlung der thermisch hochbelasteten Thyristoren 7*1 bis 7*6.The in Fig. 1 shows a schematic diagram of the structure of a power converter module with the associated electrical functional elements. In the center of the circuit diagram, the reference number 1 denotes the semiconductor valve unit of the converter. It comprises six thyristors 7 * 1 to Γ6 in a six-pulse three-phase bridge circuit. The three-phase voltage is fed in at input f via current transformer 2. The output terminals of the converter unit are labeled A 1, A 2. The converter unit also includes pulse transmitters 3, possibly with downstream pulse amplifiers for coupling the control pulses to the ignition electrodes of the thyristors 7Ί to 7 * 6, the carrier jam effect sound system 4, a current actual value detection circuit 5 as electrical functional elements and a fan 6 for cooling the thermally highly stressed thyristors 7 * 1 to 7 * 6.
Wie eingangs bereits erwähnt, wurde bislang die Halbleiterventileinheit sowie die zugeordneten elektrischen Funktionselemente getrennt aufgebaut und angeordnet.As already mentioned at the beginning, the semiconductor valve unit and the associated electrical Functional elements built and arranged separately.
Dieser Weg wird in der vorliegenden Erfindung zugunsten eines integrierten Aufbaus verlassen. Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Stromrichterbaueinheit Mit 7 ist ein durch Luftleitwände zur Quaderform ergänzter Kühlkörper bezeichnet, dessen eine Stirnfläche mit einem Axiallüfter 6 versehen und dessen gegenüberliegende Stirnfläche offen ist. Die kanalähnliche Gestaltung des Kühlkörpers 7 führt zu einer einwandfreien und gleichmäßigen Kühlgasströmung an den im Kanalinncren befindlichen Kühlfahnen 8.This approach is abandoned in the present invention in favor of an integrated structure. Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment of the converter module according to the invention 7 denotes a cooling body supplemented by air guide walls to form a cuboid, one end face of which is denoted by an axial fan 6 is provided and the opposite end face is open. The channel-like design of the heat sink 7 leads to a perfect and uniform flow of cooling gas to the im Cooling lugs located inside the duct 8.
Der Innenaufbau des Kühlkörpers 7 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Fig. 3 stellt einen Schnitt entlang der Schnittlinie III —111 in Fig. 2 dar. Die ins Innere des quaderförmigen Kühlkörpers 7 gewandten Kühlfahnen 8 geben die an der Kühlfläche 9 von den zu kühlenden Halbleiterventilen Ti bis T% übernommene Wärme an den laminaren Kühlluftstrom ab.The internal structure of the heat sink 7 can be seen from FIG. 3. FIG. 3 shows a section along the section line III -111 in FIG. 2. The cooling lugs 8 facing into the interior of the cuboid cooling body 7 give off the heat transferred to the cooling surface 9 by the semiconductor valves Ti to T% to be cooled to the laminar cooling air flow .
Die Stromrichterbaueinheit wird im Einsatzfall gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Lage um 90° verdreht, also säulenartig stehend montiert. Der Axiallüfter 6 liegt über der Eintrittsöffnung des Kühlkörpers 7 und unterstützt durch Sogwirkung dieWhen used, the converter module is rotated by 90 ° in relation to the position shown in FIG. 2 twisted, i.e. mounted upright in a columnar manner. The axial fan 6 is located above the inlet opening of the Heat sink 7 and supports the suction effect
ι» Konvektionsströmungdes Kühlgases.ι »Convection flow of the cooling gas.
Anstelle einzelner Halbleiterventile 7Ί bis Γ6 sind untereinander baugleiche Bauelemente 10 vorgesetzt, die jeweils zwei in Serie geschaltete Halbleiterventile in einem länglichen Gehäuse vereinen. Diese Bauelemente sind in den Fig.2 und 3 dargestellt. Die Wärmeabfuhr von den Halbleiterventilen dieser Bauelemente 10 erfolgt elektrisch isoliert über thermisch gut leitende Oxidkeramik an die metallische, der Auflage dienende Schicht 11 der Bauelemente 10. Die elektrischen Anschlüsse dieser Bauelemente 10 liegen der Schicht 11 gegenüber und sind in einer Reihe hintereinander angeordnet. Dabei sind die dem Eingang und die dem Ausgang der Serienschaltung zugeordneten Anschlüsse 12, 13 benachbart. An sie schließt sich als dritter, der dem Verbindungsleiter zwischen den Halbleiterventilen zugeordnete Anschluß 14 an. Die Anschlüsse 12,13, 14 weisen jeweils ein Innengewinde auf. Die Schaltung der Thyristoren, beispielsweise 7*1 und Γ2, und die Kontaktzuordnung in einem solchen Bauelement 10, ist in F i g. 3 dargestellt. Endseitig weisen die Bauelemente 10 jeweils eine Ausnehmung 15 auf, in der eine durch die der Auflage dienende Schicht 11 hindurchgehende Befestigungsbohrung 16 mündet. Derartige Bauelemente 10 sind beispielsweise aus dem DT-GM 75 12 573 bekannt.Instead of individual semiconductor valves 7Ί to Γ6 are with one another structurally identical components 10 placed in front, each of which has two series-connected semiconductor valves in unite an elongated housing. These components are shown in FIGS. The heat dissipation from the semiconductor valves of these components 10 takes place electrically insulated via thermally highly conductive Oxide ceramic to the metallic, the support layer 11 of the components 10. The electrical Connections of these components 10 lie on the layer 11 opposite and are arranged in a row one behind the other. There are those at the entrance and those at the Output of the series circuit associated terminals 12, 13 adjacent. It is followed by the third, the terminal 14 associated with the connecting conductor between the semiconductor valves. The connections 12, 13, 14 each have an internal thread. The circuit of the thyristors, for example 7 * 1 and Γ2, and the Contact assignment in such a component 10 is shown in FIG. 3 shown. The components point at the end 10 each have a recess 15 in which a layer 11 extending through the support layer Mounting hole 16 opens. Such components 10 are, for example, from DT-GM 75 12 573 known.
Zur Realisierung der im Blockschaltbild der F i g. 1 aufgezeigten Drehstrom-Brückenschaltung mit den sechs Thyristoren 7*1 bis T6 sind drei solche Bauelemente 10 parallel zueinander auf der Kühlfläche 9 des Kühlkörpers 7 angeordnet und durch Schrauben 25 an diese Kühlfläche 9 angepreßt. Für jede der drei Drehstromphasen ist dabei ein derartiges Bauelement 10 vorgesehen, so daß beispielsweise die Thyristoren 7Ί und T2 ebenso wie die Thyristoren Γ3 und TA oder die Thyristoren 7*5 oder 7*6 in jeweils einem Bauelement 10 enthalten sind.To implement the in the block diagram of FIG. 1 shown three-phase bridge circuit with the six thyristors 7 * 1 to T6 , three such components 10 are arranged parallel to one another on the cooling surface 9 of the heat sink 7 and pressed against this cooling surface 9 by screws 25. Such a component 10 is provided for each of the three three-phase phases, so that, for example, thyristors 7Ί and T2 as well as thyristors Γ3 and TA or thyristors 7 * 5 or 7 * 6 are contained in one component 10 each.
An die Anschlüsse 12,13 und 14 der Bauelemente 10 werden langgestreckte Leiterelemente in Form von Metallhülsen 17 angepreßt, indem durch die Metallhülsen je eine Schraube 23 von oben her hindurchgeführt und mit dem Innengewinde der Anschlüsse 12,13 und 14 verschraubt ist. Die Metallhülsen 17 sind in einer Leiterplatte 18 befestigt, die senkrecht zur Achse der Metallhülsen 17 angeordnet ist und die über die durchAt the connections 12, 13 and 14 of the components 10 elongated conductor elements in the form of Metal sleeves 17 pressed by a screw 23 passed through each of the metal sleeves from above and with the internal thread of the connections 12, 13 and 14 is screwed. The metal sleeves 17 are fixed in a circuit board 18 which is perpendicular to the axis of the Metal sleeves 17 is arranged and the through
v> die Kombination von Kühlkörper 7 und Axiallüfter 6 vorgegebenen Grundrißabmessungen nicht hinausragt. Auf der Leiterplatte 18 sind als Funktionselemente beispielhaft Impulsübertrager, Trägerstaueffekt-Beschaltung und eine Stromistwerterfassungsschaltung 5 v> the combination of heat sink 7 and axial fan 6 does not protrude from the given floor plan dimensions. On the circuit board 18 are, for example, pulse transmitters, carrier jam circuit and an actual current value detection circuit 5 as functional elements
du untergebracht. Diese Schaltungen sind nur in Fig. 2 in Form einiger weniger elektronischer Bauelemente 19 angedeutet. Die auf der Leiterplatte 18 durch das gestrichelte Rechteck umschlossenen Bauelemente 19 stellen als Beispiel die Schaltung 5 zur Stromistwerter-you accommodated. These circuits are only shown in Fig. 2 in The shape of a few electronic components 19 is indicated. The on the circuit board 18 by the Components 19 enclosed by a dashed rectangle represent, as an example, the circuit 5 for the current actual value
(iS fassung dar. Ferner weist die Leiterplatte 18 eine Kontakteinheit 20 zum Anschluß peripherer Einheiten, beispielsweise des Steuersatzes auf. Allerdings kann — abweichend vom Ausführungsbeispiel - der Steuersatz(in the sense of the version. Furthermore, the circuit board 18 has a Contact unit 20 for connecting peripheral units, for example the control unit. However - deviating from the exemplary embodiment - the tax rate
auch in einer weiteren Montageebene angeordnet und auf einer Leiterplatte untergebracht sein. Diese Leiterplatte kann ebenfalls von Metallhülsen getragen und über diese funktionsgerecht mit den Steueranschlüssen der Thyristoren verbunden sein. Die mit den Anschlüssen 12, 13, 14 der in den Bauelementen 10 untergebrachten Halbleiterventile Ti, T2, T3, T4, T5, Γ6 in Kontakt stehenden Metallhülsen 17 dienen nicht nur als Träger für die Leiterplatte 18, sondern gleichzeitig als verlängerte Anschlüsse der Halbleiterventile 7*1 bis 76, von denen in der Ebene der Leiterplatte 18 — soweit für die auf der Leiterplatte 18 untergebrachten Funktionselemente nötig — Stromoder Spannungswerte abgegriffen werden. Die Befestigung der Leiterplatte 18 an den Metallhülsen 17 ist daher gleichzeitig als Kontakt ausgebildet. Zu diesem Zweck weist die Leiterplatte 18 an den Durchstoßungsstellen 24 der Metallhülsen 17 jeweils ringförmige Leiterbahnen auf, die die Metallhülsen 17 umschließen. Im Fertigungsprozeß für die Leiterplatte 18 werden nach der Bestückung die elektronischen Bauelemente im Schwallbad mit den Leiterbahnen der Leiterplatte 18 verlötet. Dabei werden gleichzeitig auch die in die Leiterplatte 18 eingesetzten Metallhülsen 17 mit den ringförmigen Leiterbahnen elektrisch und mechanisch zuverlässig verbunden. Die Leiterplatte 18 stellt somit eine erste Montageebene E1 dar.can also be arranged in a further mounting level and housed on a printed circuit board. This circuit board can also be carried by metal sleeves and functionally connected to the control connections of the thyristors via these. The metal sleeves 17 which are in contact with the connections 12, 13, 14 of the semiconductor valves Ti, T2, T3, T4, T5, Γ6 accommodated in the components 10 serve not only as carriers for the printed circuit board 18, but at the same time as extended connections for the semiconductor valves 7 * 1 to 76, from which current or voltage values are tapped in the plane of the circuit board 18 - if necessary for the functional elements accommodated on the circuit board 18. The fastening of the circuit board 18 to the metal sleeves 17 is therefore designed as a contact at the same time. For this purpose, the circuit board 18 has ring-shaped conductor tracks at the penetration points 24 of the metal sleeves 17, which enclose the metal sleeves 17. In the manufacturing process for the circuit board 18, the electronic components are soldered to the conductor tracks of the circuit board 18 in the surge bath after they have been fitted. At the same time, the metal sleeves 17 inserted into the printed circuit board 18 are also electrically and mechanically reliably connected to the ring-shaped conductor tracks. The circuit board 18 thus represents a first mounting level E 1.
Über dieser ersten Montageebene £"1 sind in einer weiteren Montageebene E2 Stromschienen 21 und 22 sowie Stromwandler 2 angeordnet. Die Stromschiene 21 verbindet die Anoden der Thyristoren Ti, TZ und T5, die Stromschiene 22 die Kathoden der Thyristoren T2, T4 und T6. Die Metallhülsen 17 dienen in diesem Fall einerseits als Träger und Abstandshalter, andererseits selbst als stromführende Elemente. Die Befestigung der Stromschienen 21 und 22 an den Metallhülsen 17 erfolgt durch die Schrauben 23, die die Metallhülsen 17 selbst mit den Anschlüssen 12, 13, 14 der Bauelemente 10 verbinden. Die Stromschienen 21 und 22 weisen endseitig Anschlußbohrungen A 1 und A 2 als Ausgang der Stromrichterbaueinheit auf, an die die Last angeschlossen werden kann.Above this first mounting level £ "1, busbars 21 and 22 and current transformers 2 are arranged in a further mounting level E2 . The busbar 21 connects the anodes of the thyristors Ti, TZ and T5, the busbar 22 connects the cathodes of the thyristors T2, T4 and T6 Metal sleeves 17 serve in this case on the one hand as carriers and spacers, on the other hand as current-carrying elements. The busbars 21 and 22 are fastened to the metal sleeves 17 by the screws 23, which connect the metal sleeves 17 themselves to the connections 12, 13, 14 of the components 10. The busbars 21 and 22 have connection bores A 1 and A 2 at their ends as the output of the converter module, to which the load can be connected.
Die in Fig.2 hinten liegenden Metallhülsen 17, dieThe metal sleeves 17 lying at the rear in FIG
ίο einerseits den Drehstromanschluß E, andererseits dem Verbindungsleiter je zweier seriengeschalteter Thyristoren, beispielsweise Tl und T2 zugeordnet sind, dienen als Tragelemente für einen Durchsteckstromwandler 2, der gegenüber der Stromschienenebene E2 leicht erhöht angeordnet ist.ίο on the one hand the three-phase connection E, on the other hand the connecting conductor each two series-connected thyristors, for example T1 and T2, are used as support elements for a through-hole current transformer 2, which is arranged slightly higher than the busbar level E2.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß durch die Erfindung eine kompakte Stromrichterbaueinheit zur Verfügung steht, die selbsttragend alle wesentlichen elektrischen und mechanischen Funktionselemente vereinigt. Eine derartige Stromrichterbaueinheit kann komplett vorgefertigt werden und am Einsatzori mit geringem Aufwand zum Aufbau von kompletten Stromrichtern, beispielsweise Stromversorgungseinheiten für elektrische Antriebe, eingesetzt werden. Die Stromrichterbaueinheit bleibt bei aller Kompaktheit montage- und wartungsfreundlich. Als Folge des kompakten Aufbaus wird gegenüber konventionellen getrennten Aufbauten die elektrische Verdrahtung gekürzt, wesentlich vereinfacht und wesentlich weniger störungsanfällig. Durch die räumliche Anordnung und den selbsttragenden Aufbau können Gewicht und Volumen einer derartigen Stromrichterbaueinheit gegenüber konventionellen Anordnungen um 80 bis 90% reduziert werden.In summary, it can be stated that the invention provides a compact converter module for All essential electrical and mechanical functional elements are available in a self-supporting manner united. Such a converter module can be completely prefabricated and at the Einsatzori with little effort to build complete power converters, for example power supply units for electric drives. The power converter unit remains compact with all its compactness easy to assemble and maintain. As a result of the compact design, compared to conventional separate structures, the electrical wiring is shortened, much simplified and much less prone to failure. Due to the spatial arrangement and the self-supporting structure, weight and Volume of such a converter unit compared to conventional arrangements by 80 to 90% be reduced.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (11)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762611260 DE2611260C3 (en) | 1976-03-17 | 1976-03-17 | Converter unit |
| JP2973677A JPS5947951B2 (en) | 1976-03-17 | 1977-03-17 | Converter configuration unit |
| DE19772718967 DE2718967A1 (en) | 1976-03-17 | 1977-04-28 | Rectifier unit with at least two diodes per AC phase - has heat sink with ribs on back and on front surface area not occupied by diodes |
| JP53048613A JPS5927178B2 (en) | 1976-03-17 | 1978-04-24 | Converter configuration unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762611260 DE2611260C3 (en) | 1976-03-17 | 1976-03-17 | Converter unit |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2611260A1 DE2611260A1 (en) | 1977-09-29 |
| DE2611260B2 true DE2611260B2 (en) | 1978-01-12 |
| DE2611260C3 DE2611260C3 (en) | 1986-07-10 |
Family
ID=5972712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762611260 Expired DE2611260C3 (en) | 1976-03-17 | 1976-03-17 | Converter unit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947951B2 (en) |
| DE (1) | DE2611260C3 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2829300A1 (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-17 | Bbc Brown Boveri & Cie | Rectifier with elongated semiconductor modules - which are mounted parallel to each other on cooling element side, with AC terminals lying in straight line |
| EP0051315A2 (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-12 | SEMIKRON Elektronik GmbH | Semiconductor assembly |
| DE3214233A1 (en) * | 1982-04-17 | 1983-10-20 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Converter apparatus |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2805019C2 (en) * | 1978-02-06 | 1982-04-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Power supply device for machine tool drives |
| DE2812699C2 (en) * | 1978-03-23 | 1987-04-09 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Bridge-connected power converter with single-side cooled disc thyristors |
| DE3005505C2 (en) * | 1980-02-14 | 1985-04-18 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Heat sink block for semiconductor wafer cells with attached molded parts made of insulating plastic |
| ZA815347B (en) * | 1980-08-28 | 1982-08-25 | Lucas Industries Ltd | Full wave rectifier assembly |
| JPS5928284U (en) * | 1982-08-12 | 1984-02-22 | 三菱電機株式会社 | Control device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE347103B (en) * | 1964-10-30 | 1972-07-24 | Olivetti & Co Spa | |
| CH431658A (en) * | 1964-12-10 | 1967-03-15 | Marbag Ag | Electrical device with electrical components, in particular for industrial control units |
| DE1514450B2 (en) * | 1965-04-23 | 1976-12-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | RECTIFIER ARRANGEMENT WITH A DISC SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER CELL |
| DE1514463C3 (en) * | 1965-05-22 | 1974-10-17 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Valve arrangement in rectifier systems with anti-parallel, controllable valves |
| DE2008800A1 (en) * | 1970-02-21 | 1971-09-16 | Licentia Gmbh | Converter cabinet or rack |
| DE7512573U (en) * | 1975-04-19 | 1975-09-04 | Semikron Gesellschaft Fuer Gleichri | SEMI-CONDUCTOR RECTIFIER ARRANGEMENT |
-
1976
- 1976-03-17 DE DE19762611260 patent/DE2611260C3/en not_active Expired
-
1977
- 1977-03-17 JP JP2973677A patent/JPS5947951B2/en not_active Expired
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2829300A1 (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-17 | Bbc Brown Boveri & Cie | Rectifier with elongated semiconductor modules - which are mounted parallel to each other on cooling element side, with AC terminals lying in straight line |
| EP0051315A2 (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-12 | SEMIKRON Elektronik GmbH | Semiconductor assembly |
| EP0051315A3 (en) * | 1980-11-05 | 1983-02-16 | Semikron, Gesellschaft Fur Gleichrichterbau Und Elektronik M.B.H. | Semiconductor assembly |
| DE3214233A1 (en) * | 1982-04-17 | 1983-10-20 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Converter apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2611260A1 (en) | 1977-09-29 |
| JPS52114923A (en) | 1977-09-27 |
| DE2611260C3 (en) | 1986-07-10 |
| JPS5947951B2 (en) | 1984-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2757811C2 (en) | PCB construction | |
| DE2354663B2 (en) | CONVERTER | |
| DE2611260B2 (en) | POWER CONVERTER UNIT | |
| DE9403108U1 (en) | Low-inductance high-current busbar for converter modules | |
| DE3125240C2 (en) | DC high voltage generator | |
| EP0222030A1 (en) | Initiator terminal block | |
| DE8909246U1 (en) | Low-induction capacitor bank | |
| EP0519305B1 (en) | Converter assembly | |
| DE3205650C2 (en) | Power rectifier arrangement | |
| EP3834591B1 (en) | Intermediate circuit arrangement and inverter | |
| DE1059988B (en) | Electrical assembly | |
| EP0046163A1 (en) | Cable connection sleeve with overvoltage protection | |
| DE3340253C2 (en) | ||
| DE3340975C3 (en) | Device for the detachable mounting of several circuit boards on a carrier board | |
| AT404650B (en) | ISOLATING DEVICE FOR OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT | |
| DE3340252C2 (en) | ||
| DE4237865C2 (en) | Subrack | |
| DE3312896C2 (en) | Power supply device | |
| DE3214233C2 (en) | ||
| DE19740542C1 (en) | Damping device for active power diode | |
| DE2023985C3 (en) | Mains-fed electrical device with a mains circuit that is not connected to earth | |
| DE3411707A1 (en) | Rear wall wiring for push-in electrical assemblies | |
| AT409047B (en) | DEVICE FOR GROUNDING A MODULAR HOUSING UNIT | |
| EP0503456B1 (en) | Microprocessor controlled apparatus for medium and high voltage voltage switchgear | |
| WO2024008401A1 (en) | Electric motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: HACKEL, INGO, DR.-ING., 8521 SPARDORF, DE KEYL, ERWIN, 8520 ERLANGEN, DE MECHTOLD, HELMUT, ING.(GRAD.), 8500 NUERNBERG, DE SCHMITT, WOLFGANG, DIPL.-ING. ZIMMERMANN, HORST, ING.(GRAD.), 8520 ERLANGEN, DE |
|
| AG | Has addition no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2718967 Format of ref document f/p: P |
|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |