SU1734138A1 - Полупроводниковый преобразователь - Google Patents

Abstract

Использование: в преобразовательных устройствах физических и электротехнических испытательных установках на большие токи с повторно-кратковременным режимом работы, н-р, дл  зар да индуктивных накопителей энергии. Сущность изобретени : преобразователь содержит каркас, образованный рамой, Г- и Т-образными стойками и продольными ст жками, выпр мительные блоки, нижние и верхние изолирующие упоры, угловые и промежуточные изолирующие направл ющие, крышку с блоками демпфировани  коммутационных перенапр жений и опорные изол торы . Г-образные стойки прикреплены к раме по углам. Между Г-образными стойками по ширине рамы на равном рассто нии прикреплены Т-образные стойки. Между изолирующими направл ющими в продольные вырезы помещены высоковольтные блоки, состо щие из анодной и катодной групп параллельно соединенных полупроводниковых приборов таблеточной конструкции , зажатых между токоведущими шинами переменного и посто нного тока двум  изолирующими пластинами. 1 з.п.ф- лы, 5 ил. v fe

Description

Изобретение относитс  к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в преобразовательных устройствах физических и электротехнических испытательных установках на большие токи с повторно-кратковременным режимом работы, например, дл  зар да индуктивных накопителей энергии.

Известен полупроводниковый преобразователь , содержащий каркас, в котором параллельно основанию каркаса расположены выпр мительные блоки из полупроводниковых приборов таблеточной конструкции и охладителей в виде тепловых трубок, токоведущие шины переменного и

посто нного тока, выполненные с противоположных сторон каркаса.

Существенным недостатком такого полупроводникового преобразовател   вл етс  большой габарит и неэффективное использование объема. Кроме того, в услови х повторно-кратковременного режима применение охладителей в виде тепловых трубок малоэффективно, увеличивает габарит и усложн ет обслуживание при размещении на открытом воздухе или в неотапливаемых помещени х особенно при отрицательных температурах.

Известен также полупроводниковый преобразователь, содержащий каркас, в котором расположены параллельно соединенVJ

GO

00 00

ные по шестифазной схеме выпр млени  выпр мительные блоки из полупроводниковых приборов противоположных фаз и индуктивных делителей, токоведущие шины переменного и посто нного тока, выполненные перпендикул рно друг другу.

Недостатком такого полупроводникового преобразовател   вл етс  наличие шести вводов переменного тока и одного вывода посто нного тока, что требует использовани  минимум двух таких преобразователей в установке и, следовательно, усложн ет компоновку и увеличивает габариты установки. Существенный недостаток состоит также в том что используема  в преобразователе система подвода переменного тока и отвода посто нного требует применени  индуктивных делителей дл  равномерного распределени  тока по параллельно работающим полупроводниковым приборам. Наличие индуктивных делителей приводит к усложнению конструкции , увеличению габаритов и увеличению индуктивного и активного сопротивлени  протеканию тока и, таким образом , снижает величину рабочего тока,

Наиболее близким к изобретению  вл етс  известный полупроводниковый преобразователь , содержащий каркас, в котором расположены параллельно соединенные по мостовым схемам выпр млени  выпр мительные блоки, содержащие анодные и катодные группы и состо щие из полупроводниковых приборов таблеточной конструкции с индивидуальными охладител ми, индуктивные делители тока, блоки демпфировани  коммутационных перенапр жений , токоведущие шины переменного тока, расположенные по ширине каркаса, токоведущие шины посто нного тока, выполненные по длине каркаса, выпр мительные блоки несущими панел ми закреплены на стойках по обеим сторонам каркаса один над другим и по горизонтали и образуют между панел ми и стойками канал дл  прохождени  охлаждающего воздуха.

Существенным недостатком такого полупроводникового преобразовател   вл етс  наличие индивидуальных охладителей и индуктивных делителей тока, что усложн ет конструкцию и увеличивает габарит. Кроме того, при повторно-кратковременном режиме работы индивидуальные охладители малоэффективны . Индуктивные делители тока увеличивают индуктивное сопротивление электрической цепи и при прочих равных услови х уменьшают рабочий ток преобразовател ,

Другим недостатком известного преобразовател   вл етс  большое междуфазное

рассто ние на участке переменного тока, что обуславливает увеличенное индуктивное сопротивление токопровод щих шин переменного тока и, в конечном счете,

уменьшение рабочего тока преобразовател .

Кроме того, системы подвода переменного тока и отвода посто нного тока перпендикул рны друг к другу, и при токах в

дес тки килоампер и более возникают большие злектродинамические силы, стрем щиес  разрушить конструкцию. Дл  нейтрализации этих сил необходимо усиление несущих частей и увеличение габарита.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и уменьшение габаритов при одновременном увеличении рабочего тока путем создани  минимальных и равных путей протекани  рабочего тока по выпр мительным блокам.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в полупроводниковом преобразователе, содержащем каркас, в котором расположены

параллельно соединенные по мостовым схемам выпр млени  выпр мительные блоки , содержащие анодные и катодные группы и состо щие из полупроводниковых приборов таблеточной конструкции, зажатые

между охладител ми блоки демпфировани  коммутационных перенапр жений, токоведущие шины переменного и посто нного тока, каркас выполнен из пр моугольной рамы, к углам которой прикреплены Г-образные стойки, а между ними по ширине рамы на равном рассто нии друг от друга прикреплены Т-образные стойки, причем верхние концы стоек противоположных сторон каркаса попарно соединены

продольными ст жками, у основани  стоек с внутренней стороны расположены изолирующие направл ющие, прикрепленные к стойкам, и имеющие с внутренней стороны продольный вырез, между изолирующими

направл ющими в продольных вырезах размещены выпр мительные блоки, которые образуют несколько р дов по ширине каркаса и установлены друг на друга с образованием каналов дл  прохода охлаждающего воздуха около полупроводниковых приборов и токоведущих шин, причем нижние блоки установлены на нижние изолирующие упоры, а блоки вертикального р да прижаты друг к другу верхними изолирующими упорами, которые прикреплены к стойкам каркаса, на продольные ст жки и стойки установлена дополнительно введенна  крышка, на которой размещены блоки демпфировани  коммутационных перенапр жений .

Кроме того, выпр мительные блоки выполнены трехполюсными, охладител ми  вл ютс  шины посто нного и переменного тока, между которыми расположены полупроводниковые приборы, прижатые друг к другу двум  изолирующими пластинами,

Система ввода-вывода позвол ет обеспечить равные пути протекани  тока по выпр мительным блокам, а следовательно, равные индуктивные и активные сопротивлени  параллельных цепей, что создает равномерное распределение тока по параллельно включенным блокам; минимальное индуктивное сопротивление токоведущих шин переменного тока рабочему току преобразовател ; удобство подключени  нагрузки , например индуктивного накопител  энергии; выпр мительные блоки  вл ютс  элементами (частью) токопровода, соедин ющего питающий трансформатор с нагрузкой , Конструкци  каркаса, образованного рамой, Г- и Т-образными стойками, продольными ст жками и верхним изолирующим упором, позвол ет обеспечить воспри тие динамических усилий в продольном , поперечном и вертикальном направлени х; удобство транспортировки, перемещени  и установки в ограниченном пространстве. Система креплени  выпр мительных блоков в преобразователе включает нижние изолирующие упоры, изолирующие направл ющие с выполненными внутренними продольными вырезами и верхний изолирующий упор и обеспечивает изол цию выпр мительных блоков друг от друга и от несущих конструкций.

Выпр мительные блоки позвол ют собирать однофазную мостовую, трехфазную мостовую и трехфазную с однофазными мостами на фазу схемы преобразовани .

На фиг, 1 показан преобразователь, вид спереди; на фиг. 2 - то же, со сн той крышкой , вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - промежуточна  и углова  изолирующие направл ющие; на фиг. 5 - схематическое расположение полупроводниковых приборов в преобразователе и один из возможных вариантов соединени  выпр мительных блоков.

Полупроводниковый преобразователь содержит каркас, образованный пр моугольной рамой 1, Г- и Т-образными стойками 2 и 3 и продольными ст жками 4, выпр мительные блоки 5, нижние и верхние изолирующие упоры 6 и 7, угловые и промежуточные изолирующие направл ющие 8 и 9, крышку 10 с размещенными на ней блоками демпфировани  коммутационных перенапр жений и опорные изол торы 11.

Г-образные стойки 2 приварены к пр моугольной раме 1 по углам с торцовых сторон . Между Г-образными стойками 2 по ширине рамы 1 на равном рассто нии друг

от друга и от Г-образных стоек 2 приварены Т-образные стойки 3. Верхние концы Г- и Т-образных стоек 2 и 3 противоположных сторон каркаса попарно св заны продольными ст жками 4 при помощи сварки. У ос0 новани  стоек 2 и 3 на раму 1 помещены нижние изолирующие упоры б, на которые установлены угловые и промежуточные изолирующие направл ющие 8 и 9, имеющие продольные вырезы 12 и 13. Направл ющие

5 8 и 9 креп тс  к стойкам 2 и 3 с помощью болтов 14 и гаек 15.

Дл  исключени  возможности перемещени  нижние изолирующие упоры 6 фиксируютс  с помощью штырей 16, устанавли0 ваемых в углублени  17, выполненных в основани х изолирующих направл ющих 8 и 9 и по длине упоров 6.

Между изолирующими направл ющими 8 и 9 в продольные вырезы 12 и 13 помеще5 ны выпр мительные блоки 5, состо щие из анодной и катодной групп 18 и 19 параллельно соединенных полупроводниковых приборов таблеточной конструкции, зажатых между токоведущими шинами 20, 21 и

0 22 переменного и посто нного тока двум  изолирующими пластинами 23.

Выпр мительные блоки 5 расположены горизонтально вдоль каркаса и образуют несколько вертикальных р дов по ширине

5 каркаса (на фиг. 2, 3 изображены три вертикальных р да блоков 5). В каждом вертикальном р ду может быть размещено два и более установленных друг на друга выпр мительных блоков 5 (на фиг. 1 и 3 показаны

0 четыре блока в вертикальном р ду). Нижние блоки 5 изолирующими пластинами 23 опираютс  на нижние изолирующие упоры 6. На изолирующие пластины 23 верхних выпр мительных блоков 5 под продольными

5 ст жками 4 установлены верхние изолирующие упоры 7, прикрепленные к стойкам 2 и 3 каркаса болтами и гайками и прижимающие блоки 5 вертикальных р дов друг к другу .

0 Выпр мительные блоки 5 установлены друг на друга в вертильный р д вдоль изолирующих направл ющих 8 и 9 таким образом , что изолирующие пластины 23 блоков образуют каналы дл  прохода охлаждающе5 го воздуха около полупроводниковых приборов и токоведущих шин.

На продольные ст жки 4 и стойки 2 и 3 установлена крышка 10с размещенными на ней блоками демпфировани  коммутационных перенапр жений, состо щих из резисторов 24 и конденсаторов 25 и подключаемых с помощью проводников 26 к выводам 20, 21 и 22 выпр мительных блоков 5.

Каркас снабжен опорными изол торами 11, которые креп тс  к пластинам 27 с помощью блоков 28. Пластины 27 приварены по углам к раме 1. Рама 1 по боковым сторонам имеет отверсти  29 дл  установки грузоподъемных крюков.

Угловые направл ющие 8 имеют один продольный вырез 12, а промежуточные направл ющие 9 -два продольных выреза 13. Угловые направл ющие имеют один р д отверстий под болты 14, а промежуточные направл ющие 9 - два р да отверстий. Количество отверстий определ етс  количеством выпр мительных блоков 5 в вертикальном р ду. Соответствующее количество отверстий имеют Г- и Т-образные стойки 2 и 3. Рассто ние между отверсти ми определ етс  шириной выпр мительного блока,

Высота изолирующих упоров, ширина изолирующих направл ющих, размеры стоек определ ютс  размерами выпр мительных блоков и изол ционными рассто ни ми между токоведущими част ми и элементами каркаса.

Установка и выемка выпр мительных блоков осуществл етс  в вертикальном направлении вдоль изол ционных направл ющих при сн тых крышке и верхних изол ционных упорах.

Упрощение конструкции преобразовател  достигаетс  прежде всего за счет того, что полупроводниковые приборы скомпонованы на групповых охладител х,  вл ющихс  одновременно токоведущими шинами переменного и посто нного тока. При этом значительно сокращаетс  количество соединительных и крепежных деталей дл  их монтажа, токоподвода.

Основной отвод тепла от полупроводниковых приборов происходит в токоведущие шины, поэтому обеспечиваетс  двустороннее охлаждение каждого таблеточного прибора , Тепло токоведущих шин и корпусов полупроводниковых приборов переноситс  в окружающую среду путем естественной конвекции воздуха. Естественна  конвекци  воздуха обеспечивает скорость движени  воздуха пор дка 0,6 м/с. Дл  увеличени  этой скорости могут использоватьс  вентил торы, устанавливаемые под рамой,

Полупроводниковый преобразователь, созданный на базе выпр мительных блоков из полупроводниковых приборов типа В- 800 и Д143-800(по 10 шт, в каждой анодной и катодной группе) и содержащий три вертикальных р да по 4 упом нутых блока, имеет размер 1160x606x860 и позвол ет

получать при трехфазной мостовой схеме выпр млени  посто нный ток до 200 кА с длительностью протекани  до 1,0 с. Посто нна  времени охлаждени  блоков путем

естественной конвекции воздуха не превышает 20 мин, вес преобразовател  пор дка 600 кг. Занимаемый объем на один-два пор дка меньше серийно выпускаемых преобразователей .

Полупроводниковые преобразователи

данной конструкции могут быть использованы в испытательных стендах дл  создани  мощных испытательных установок на токи 500-1000 кА и более L повторно-кратковременным режимом работы, например дл  испытани  генераторных выключателей, индукционных аппаратов (силовых трансформаторов , реакторов, измерительных трансформаторов), т околроводов токами короткого замыкани .

Claims (1)

1. Полупроводниковый преобразователь , содержащий каркас, в котором расположены параллельно соединенные по мостовым схемам выпр млени  выпр мительные блоки, содержащие анодные и катодные группы и состо щие из полупроводниковых приборов таблеточной конструкции , зажатые между охладител ми, блоки демпфировани  коммутационных перенапр жений, токоведущие шины переменного и посто нного тока, отличаю щ и и с   тем, что, с целью упрощени  конструкции и уменьшени  габаритов при одновременном увеличении рабочего тока сопротивлени  путем создани  минимальных и равных путей протекани  рабочего

тока по выпр мительным блокам, каркас выполнен из пр моугольной рамы, к углам которой прикреплены Г-образные стойки, а между ними по ширине рамы на равном рассто нии друг от друга прикреплены Тобразные стойки, причем верхние концы стоек противоположных сторон каркаса попарно соединены продольными ст жками, у основани  стоек с внутренней стороны расположены изолирующие направл ющие,

прикрепленные к стойкам и имеющие с внутренней стороны продольный вырез, между изолирующими направл ющими в продольных вырезах размещены выпр мительные блоки, которые образуют несколько р дов по ширине каркаса и установлены друг на друга с образованием каналов дл  прохода охлаждающего воздуха около полупроводниковых приборов и токоведущих шин, причем нижние блоки установлены на

нижние изолирующие упоры, а блоки вертикального р да прижаты друг к другу верхними изолирующими упорами, которые прикреплены к стойкам каркаса, на продольные ст жки и стойки установлена дополнительна  введенна  крышка, на которой размещены блоки демпфировани  коммутационных перенапр жений.

2, Преобразователь по п.1, от л и ч а ю- щ и и с   тем, что выпр мительные блоки выполнены трехполюсными, охладител ми  вл ютс  шины посто нного и переменного тока, между которыми расположены полупроводниковые приборы, прижатые друг к другу двум  изолирующими пластинами.

26

21 &

Фиг.1

2

и

.in и и D n u и u n CL. Q и .

т

т

U и U n Ц injiru II Ц II Ц it Ц и Ц

ж

... Г. . I. Г. .. Г. .. .. .. ЛТ .. .. .. f. .. f. ..Гл.

in t j и П ч ..I i. ..I .j .. .. t Ml

J0 .

и11и у и и ш у утготг

LL

Ж

1Ш

-S

JH IJ И j II IJ II Q II IJ II j II Q II J И П IT

Ь

J / J фи.3

.

LU.

Ц и Ц

и

Ъг-tf

2Z

f/

I .

ш

..-..Ч. -му- -iff - -j--РЧ -.-. ( i и П n ii и i 1 и 1ЛПТ

ill f

IJ II j II Q II J И П IT

-J

r

№22

13

-- -

A

#-.

VJ

Фиг.1

о-