RU2030023C1 - Semiconductor converter - Google Patents
Semiconductor converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030023C1 RU2030023C1 SU5026065A RU2030023C1 RU 2030023 C1 RU2030023 C1 RU 2030023C1 SU 5026065 A SU5026065 A SU 5026065A RU 2030023 C1 RU2030023 C1 RU 2030023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- semiconductor
- cooler
- radiators
- heat sinks
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах различного назначения, например для питания электроприводов в различных отраслях народного хозяйства. The invention relates to semiconductor converting technology and can be used in devices for various purposes, for example, to power electric drives in various sectors of the economy.
Известен тиристорный преобразователь преимущественно с естественным воздушным охлаждением [1] , содержащий корпус, охладители, включенные по противопараллельной мостовой схеме, таблеточные тиристоры, установленные между охладителями и расположенные на одной оси, проходящей через центр их круговой симметрии, блоки питания и управления и выводную панель, при этом соединенные с входным зажимом катод одного и анод другого тиристора находятся в тепловом контакте между собой, а соединенные с выходным зажимом анод и катод указанных тиристоров находятся в тепловом контакте каждый с отдельным охладителем. Known thyristor converter mainly with natural air cooling [1], comprising a housing, coolers included in an antiparallel bridge circuit, tablet thyristors installed between coolers and located on the same axis passing through the center of their circular symmetry, power and control units and an output panel, the cathode of one and the anode of the other thyristor connected to the input terminal are in thermal contact with each other, and the anode and cathode of the indicated thyristor connected to the output terminal are in thermal contact each with a separate cooler.
Недостатком этого преобразователя является низкая эффективность охлаждения из-за наличия экранирующих элементов (крепежных деталей, тиристорных блоков). The disadvantage of this converter is the low cooling efficiency due to the presence of shielding elements (fasteners, thyristor blocks).
Эффективность охлаждения улучшена в полупроводниковом реверсивном преобразователе с системой естественного воздушного охлаждения [2], который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению. Преобразователь содержит корпус с перфорацией в его стенках, установленные в нем вдоль направления воздушного потока групповые охладители с ребрами охлаждения, соединенные с токоведущими шинами, полупроводниковые элементы с индивидуальными охладителями с ребрами охлаждения, размещенные на каждом из групповых охладителей и образующие анодную и катодную группы встречно-параллельно включенных электрических мостов, предохранители, расположенные между групповыми охладителями, блоки питания и управления и выводную панель. Торцовые концы ребер охлаждения групповых и индивидуальных охладителей расположены в плоскостях, параллельных соответствующим стенкам с перфорацией. The cooling efficiency is improved in a semiconductor reversing converter with a natural air cooling system [2], which is the closest in technical essence to the proposed invention. The converter comprises a housing with perforations in its walls, group coolers with cooling fins installed in it along the airflow direction, connected to current-carrying buses, semiconductor elements with individual coolers with cooling fins, placed on each of the group coolers and forming the anode and cathode groups of the opposite parallel-connected electric bridges, fuses located between the group coolers, power and control units and the output panel. The end ends of the cooling fins of group and individual coolers are located in planes parallel to the corresponding walls with perforation.
Эффективность охлаждения данного преобразователя также недостаточно высока, так как вертикальная компоновка полупроводниковых элементов (тиристоров) не дает возможности эффективного охлаждения верхних полупроводниковых элементов, что снижает надежность работы всего блока в целом. The cooling efficiency of this converter is also not high enough, since the vertical arrangement of semiconductor elements (thyristors) does not allow efficient cooling of the upper semiconductor elements, which reduces the reliability of the entire unit.
Общими недостатками указанных преобразователей являются следующие: большие габариты и вес из-за наличия несущего корпуса, длинных линий связи и большого количества крепежных элементов; сложность сборки преобразователя при формировании различных вариантов силовых одиночных или комплектных силовых схем, связанная с совместным решением задач электрической развязки и эффективностью охлаждения полупроводниковых элементов; сложность конструкции, связанная с наличием многочисленных крепежных элементов и несущего корпуса; невозможность использования преобразователя для работы в агрессивных, сложных и пыльных атмосферных условиях. The common disadvantages of these converters are as follows: large dimensions and weight due to the presence of a supporting body, long communication lines and a large number of fasteners; the complexity of the Assembly of the Converter in the formation of various options for power single or complete power circuits associated with the joint solution of the problems of electrical isolation and cooling efficiency of semiconductor elements; design complexity associated with the presence of numerous fasteners and a bearing housing; the inability to use the converter for operation in aggressive, difficult and dusty atmospheric conditions.
Изобретение направлено на создание малогабаритного преобразователя с высокой эффективностью охлаждения, одновременно решаются задачи упрощения сборки преобразователя при всех возможных вариантах различных схем (силовых и схем управления) и защиты полупроводниковых приборов в агрессивных, влажных и пыльных условиях атмосферы. The invention is aimed at creating a small-sized transducer with high cooling efficiency, at the same time solving the problem of simplifying the assembly of the converter with all possible options for various circuits (power and control circuits) and protecting semiconductor devices in aggressive, humid and dusty atmospheric conditions.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном полупроводниковом преобразователе, содержащем охладитель, полупроводниковые приборы, установленные на охладителе, блоки питания и управления и выводную панель, охладитель выполнен в виде блока радиаторов и изоляторов, замкнутых по периметру и образующих корпус преобразователя, к торцам которого прикреплены крышки, а полупроводниковые приборы установлены на внутренней поверхности радиаторов и имеют тепловой или электрический и тепловой контакт с ними. The essence of the invention lies in the fact that in the known semiconductor converter containing a cooler, semiconductor devices mounted on a cooler, power supply and control units and an output panel, the cooler is made in the form of a block of radiators and insulators, closed around the perimeter and forming a converter housing, to the ends of which lids are attached, and semiconductor devices are installed on the inner surface of the radiators and have thermal or electrical and thermal contact with them.
Один или несколько полупроводниковых приборов в этом преобразователе могут иметь тепловой или электрический контакт с двумя радиаторами. One or more semiconductor devices in this converter may have thermal or electrical contact with two radiators.
Кроме того, в полупроводниковом преобразователе на одном торце корпуса-охладителя могут быть установлены блоки питания и управления, а на другом - выводная панель. In addition, in a semiconductor converter, power and control units can be installed at one end of the cooler case, and an output panel can be installed on the other.
Такое выполнение устройства благодаря комбинации унифицированных изоляционных элементов и радиаторов позволяет с помощью соединительных элементов соединять силовые модули в жесткую конструкцию в виде блока при всех возможных вариантах различных схем (силовых и схем управления) и одновременно решить задачу создания малогабаритного преобразователя с эффективной теплоотдачей. This embodiment of the device due to the combination of unified insulating elements and radiators allows connecting power modules in a rigid structure in the form of a block with all possible variants of various circuits (power and control circuits) and simultaneously solving the problem of creating a small-sized converter with efficient heat transfer.
На фиг. 1 изображен полупроводниковый преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - конструкция реверсивного силового блока; на фиг. 3 - конструкция нереверсивного силового блока; на фиг. 4 - конструкция силового блока с встречно-параллельным включением тиристоров; на фиг. 5 - электрическая схема реверсивного преобразователя; на фиг. 6 - электрическая схема нереверсивного преобразователя; на фиг. 7 - электрическая схема преобразователя с встречно-параллельным включением тиристоров. In FIG. 1 shows a semiconductor converter, general view; in FIG. 2 - design of a reversible power unit; in FIG. 3 - design of a non-reversible power unit; in FIG. 4 - power unit design with on-parallel switching of thyristors; in FIG. 5 is a circuit diagram of a reversing converter; in FIG. 6 is a circuit diagram of a non-reversible converter; in FIG. 7 is a circuit diagram of a converter with on-parallel switching of thyristors.
Полупроводниковый преобразователь содержит охладитель 1, установленные на охладителе полупроводниковые приборы 2, коробку 3 с блоками питания и управления, коробку 4 с выводной панелью и защитный кожух 5. The semiconductor converter comprises a cooler 1,
Охладитель 1 выполнен в виде блока радиаторов 6 и изоляторов 7 и 8, замкнутых по периметру. Блок радиаторов и изоляционных элементов образует корпус преобразователя, к торцам которого прикреплены крышки 9, которые обеспечивают герметичность корпуса. На внутренней поверхности радиаторов в тепловом или электрическом и тепловом контакте с ними установлены полупроводниковые приборы 2, соединенные с токоведущими шинами 10. The cooler 1 is made in the form of a block of
Один или несколько полупроводниковых приборов могут иметь тепловой и электрический контакт с двумя радиаторами. One or more semiconductor devices can have thermal and electrical contact with two radiators.
Компоновка радиаторов и изоляторов зависит от функциональной схемы преобразователя (фиг. 2-4). The layout of radiators and insulators depends on the functional diagram of the converter (Fig. 2-4).
Радиаторы и изоляторы соединены между собой шпильками 11 и стянуты гайками 12. На шпильках, изолированных от радиаторов 6, установлены через изоляторы 8 крышки 9 и коробки 3 и 4 с блоками питания, управления и выводной панелью. Radiators and insulators are interconnected by
Крышки 9 служат также опорой преобразователя. Кожух 5 преобразователя предназначен для электробезопасности и может быть выполнен, например, в виде сетки. Материалом изоляторов может служить фенопласт, текстолит, термостойкая резина или электрохимическое покрытие на радиаторах. В качестве материала для радиаторов может служить, например, дюралюминий. В варианте реверсивного преобразователя (фиг. 2) охладитель 1 выполнен из пяти рамок а, b, c, d, e, состоящих из четырех радиаторов 6, и одной рамки f, состоящей из двух радиаторов 6 и двух изоляторов 7. На рамках а и е установлены по три тиристора, на рамках b, с и d - по два. Крепление анодной и катодной групп тиристоров осуществляется непосредственно на радиаторах. Радиаторы рамки f служат для охлаждения катодной группы тиристоров (фиг. 5). The
В варианте нереверсивного преобразователя (фиг. 3) охладитель выполнен из одной рамки К, состоящей из четырех радиаторов 6, и двух рамок L, М, состоящих из двух радиаторов и двух изоляторов каждая. Один радиатор рамки М служит для охлаждения катодной группы. Рамка К содержит три тиристора, два радиатора рамки L и один радиатор рамки М имеют по одному тиристору (фиг. 6). In an embodiment of a non-reversible converter (Fig. 3), the cooler is made of one frame K, consisting of four
В варианте с встречно-параллельным включением тиристоров (фиг. 4) охладитель выполнен из трех рамок, состоящих из двух радиаторов и двух изоляторов. Тиристоры расположены на радиаторах в соответствии с фиг. 7. In the variant with on-parallel switching of thyristors (Fig. 4), the cooler is made of three frames, consisting of two radiators and two insulators. Thyristors are located on radiators in accordance with FIG. 7.
Сборка полупроводникового преобразователя осуществляется следующим образом. Assembly of the semiconductor Converter is as follows.
На четыре шпильки 11 через изоляционные втулки устанавливаются pамки, пpедставляющие собой комбинацию pадиатоpов и изоляторов. С обоих торцов на шпильки устанавливаются крышки 9. Four
В необходимых случаях рамки и крышки устанавливаются на герметике. Далее на шпильки устанавливаются через разъемы коробка 3 с блоками питания и управления и коробка 4 с выводной панелью. If necessary, frames and covers are installed on the sealant. Next, a
При включении полупроводникового преобразователя в соответствии с электрическими схемами (фиг. 5, 6 и 7) в зависимости от заданного режима группы полупроводниковых элементов нагреваются и отдают тепло, с одной стороны, индивидуальным охладителям b, c, d, f (фиг. 2), L, М (фиг. 3), а с другой стороны, групповым охладителям а, е (фиг. 2) и К (фиг. 3). Так как включение группы элементов тиристоров происходит поочередно, то отдача тепла групповыми охладителями происходит также поочередно. Таким образом, поверхность теплоотвода работающих элементов возрастает. Горизонтальное расположение тиристоров относительно друг друга с охлаждением катодной и анодной групп через радиаторы обеспечивает одинаковые условия эффективного охлаждения каждого тиристора. When you turn on the semiconductor converter in accordance with the electrical circuits (Fig. 5, 6 and 7), depending on the given mode, the groups of semiconductor elements are heated and give off heat, on the one hand, to individual coolers b, c, d, f (Fig. 2), L, M (Fig. 3), and on the other hand, group coolers a, e (Fig. 2) and K (Fig. 3). Since the inclusion of a group of thyristor elements occurs alternately, heat transfer by group coolers also occurs alternately. Thus, the surface of the heat sink of the working elements increases. The horizontal arrangement of thyristors relative to each other with cooling of the cathode and anode groups through radiators provides the same conditions for the effective cooling of each thyristor.
Предлагаемое изобретение позволяет создать малогабаритный преобразователь с эффективным охлаждением при формировании всех возможных вариантов различных схем (схем управления и силовых схем с возможностью управления приводами как на постоянном токе, так и на переменном) с различными по конструкции полупроводниковыми приборами, например таблеточными или штыревыми тиристорами, а также транзисторами. Герметичность корпуса преобразователя позволяет применять его в агрессивных, влажных и пыленезащищенных средах. Использование унифицированных сборных элементов, отсутствие несущего корпуса, сокращение линий связи, уменьшение крепежных элементов значительно уменьшают вес и габариты преобразователя, позволяют упростить известные конструкции, снизить трудоемкость их изготовления и сборки. Малые габариты и вес предлагаемого преобразователя позволяют исключить подъемно-транспортные механизмы для его транспортировки. The present invention allows to create a small-sized converter with efficient cooling during the formation of all possible variants of various circuits (control circuits and power circuits with the ability to control drives both direct current and alternating) with different designs of semiconductor devices, such as tablet or pin thyristors, and also transistors. The tightness of the converter housing allows its use in aggressive, humid and dustproof environments. The use of standardized prefabricated elements, the absence of a bearing housing, the reduction of communication lines, the reduction of fasteners significantly reduce the weight and dimensions of the converter, make it possible to simplify known designs, and reduce the complexity of their manufacture and assembly. The small size and weight of the proposed Converter can eliminate the lifting and handling mechanisms for its transportation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026065 RU2030023C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Semiconductor converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026065 RU2030023C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Semiconductor converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030023C1 true RU2030023C1 (en) | 1995-02-27 |
Family
ID=21596276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5026065 RU2030023C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Semiconductor converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030023C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005065064A2 (en) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'elektrovypriyamitel' | Power potential-free module having a high insulation voltage |
-
1992
- 1992-02-07 RU SU5026065 patent/RU2030023C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1170531, кл. H 01L 25/03, 1982. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 999184, кл. H 05K 7/20, 1979. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005065064A2 (en) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'elektrovypriyamitel' | Power potential-free module having a high insulation voltage |
WO2005065064A3 (en) * | 2004-01-09 | 2005-10-27 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschest | Power potential-free module having a high insulation voltage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10171006B2 (en) | Power pole inverter | |
JP5344182B2 (en) | Power converter | |
CA3062955C (en) | Power cabinet, grid-connected photovoltaic system and container | |
CA2425111A1 (en) | Microdrive | |
US10306814B2 (en) | Heat dissipation in power electronic assemblies | |
JPH07231071A (en) | Semiconductor module | |
JP2018042337A (en) | Electric power conversion system | |
RU2030023C1 (en) | Semiconductor converter | |
US7031156B2 (en) | Reduced package volume convectively cooled sealed electrical system and method | |
KR940009568A (en) | Inverter device for electric vehicles | |
JPWO2018047229A1 (en) | Power conversion device, cooling structure, power conversion system, and power supply device | |
JP6526361B2 (en) | Power converter | |
JPH07131978A (en) | Power converter | |
WO2018177732A1 (en) | 3-level power module | |
SU1576939A1 (en) | M-phase bridge reversible conversion unit | |
JP7314748B2 (en) | Condenser cooling structure | |
JPS6016721B2 (en) | Water cooling structure of resistor | |
SU1376134A1 (en) | Converter unit | |
JP2024006936A (en) | prefabricated substation | |
RU22584U1 (en) | STRUCTURE OF POWER SEMICONDUCTOR MULTIMODULE | |
JPS5816175Y2 (en) | Thyristor hexagonal touch | |
RU92014171A (en) | SEMICONDUCTOR MODULE | |
RU2208919C1 (en) | Radio electronic unit | |
JPS6088450A (en) | High voltage thyristor valve | |
CA1088155A (en) | Semiconductor power converting cooling apparatus |