開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置的製作方法

2023-05-11 16:01:31 1

專利名稱：開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於晶閘管變流應用技術領域，特別是提供了一種開放式晶閘管積木
結構單元的變流裝置，自成冷卻風道的開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置。適用於用晶閘管做變流器件的直流和交-交變頻調速傳動系統使用，在直流調速控制系統中，該晶
閘管積木結構單元通過採用單元數量不同就可以完成單象限、雙象限及四象限運行特性；在交_交變頻調速系統可以通過對6個晶閘管積木結構單元的使用，完成交_交變頻調速的功率變換功能。
背景技術：
在近代晶閘管變流技術中，多數方式就是把晶閘管、散熱器、絕緣墊塊組成一個晶閘管單元體，通常稱之為晶閘管功率單元，然後將若干個單元體，按一定方式排列安裝在從電氣角度是相互絕緣的風道結構的櫃體中，單元所用的風道結構同風機和集風箱共同組成晶閘管的強迫風冷系統。 一般來說，一個晶閘管單元體是由兩片散熱器夾一支晶閘管元件，在直接反並聯方式中可同時夾"正"和"反"兩個晶閘管元件，兩片散熱器是靠兩支帶有絕緣要求的螺栓將晶閘管夾緊。而安裝晶閘管功率單元的風道，則是大部分採用絕緣板將櫃體內空間從左到右分割成三列垂直但相互絕緣的空間，從上至下由通過具有絕緣能力的橫梁，將每列空間分成相互絕緣的二行或四行就完成了安裝晶閘管單元的風道結構，每一個獨立空間則正好安裝一個晶閘管功率單元，這樣將晶閘管單元安裝到這些相互絕緣的格子中後，就可以發現每列中每個晶閘管功率單元散熱器某個幾何位置相同的散熱器翅片同相鄰的那個翅片之間形成一個自下而上的可以通風的空間，這就是專業術語所稱的串聯風道結構。無論風機安裝在櫃體的頂部抽風還是安裝在櫃體的底部吹風，則由於晶閘管功率單元在同一列風道中是自下而上的排列方式，櫃體上部的晶閘管功率單元，必然受到下部晶閘管功率單元所散出熱量的影B向，使得上下晶閘管功率單元冷卻效果不均勻，從而影響晶
閘管電流能力的最佳使用。另外可以看出，由於該結構在一個櫃體中需要形成6-12個體積同晶閘管功率單元相近的又相互絕緣的格子，不但增加了櫃體內安裝的零件，而且這些零件只能在櫃體空間內進行安裝，操作十分不便。從晶閘管功率單元來說，當晶閘管元件損壞時，只能將整體的晶閘管功率單元拆下，才能完成晶閘管元件的更換，安裝和維修十分不便。中國專利ZL01264221.5公開了一種晶閘管串聯裝置，雖然也是由晶閘管、散熱器、絕緣墊塊、壓塊、風機、風道、集風器、快速熔斷器、母排和櫃體所組成，其一，由於其散熱器結構的原因每個晶閘管串組單元必須採用四套螺杆、螺母才能將晶閘管壓緊，為此，每櫃中三套這樣的晶閘管串組單元，需要增加相當多的結構件；其二，由於其散熱器結構原因，散熱器不能單獨形成風道，所以在櫃內將增加由鉛垂設置的絕緣板只能作為風道的前板，還需增加兩側絕緣板、後板和底板才能形成一個整體風道，去同集風器相連接，這樣結構同樣增加了強迫風冷的結構件。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置，是採用最少的結構件和合理的晶閘管散熱，來實現直流調速的單象限、雙象限及四象限運行特性和完成交_交變頻調速的功率變換功能。無論從晶閘管合理散熱、最少結構件可降低造價和安裝維修簡單均實現晶閘管的最有效使用。 本實用新型包括兩個直立晶閘管積木結構單元組(A和B)，在櫃體內直立安裝一個或兩個開放式晶閘管積木結構單元組和配套器件；單元組中晶閘管是被安裝兩組散熱器之間，散熱器同支撐板之間有絕緣墊塊，頂上螺絲通過壓緊墊塊壓緊在絕緣墊塊上，在櫃體上設有帶有過濾器的進風口 ，安裝在櫃體底部的風機、集風器、風量分配板與各個單散熱器、雙散熱器形成的風道連接，形成強迫並聯風冷系統；在晶閘管積木結構單元組中的單散熱器採用一塊擠壓成型的散熱器部件和一塊平板焊接而成，雙散熱器是採用一塊平板和兩塊擠壓成型的散熱器部件焊接而成；雙散熱器上下平面是晶閘管的夾緊平面，單散熱器、雙散熱器為四周封閉、內部具有沿冷卻風的流動方向排列成齒狀風道。 開放式晶閘管積木結構的功率單元在櫃內安裝是可以單列和雙列，並和單元組對應的冷卻結構是積木拼裝組合，所以在總裝時對櫃體沒有特定要求，在選擇櫃體時只需考慮整體安裝需要的空間尺寸和固定強度即可。 本實用新型所述的晶閘管積木結構單元由晶閘管、雙散熱器、單散熱器、上絕緣墊
塊、壓力測頭、上支撐板、下絕緣墊塊、下支撐板、頂上螺栓、整流單元框架構成。 正是由於散熱器自成風道，形成晶閘管附近冷卻風道沒有其他輔助加工件，所以
在一個整流單元框架中，採用上下支撐板之間直列式排列了晶閘管元件6隻、單散熱器2
個、雙散熱器5個、壓力測頭1個，在底部採用螺栓向上加力，使晶閘管夾裝力達到要求的標
準，很明顯，散熱器和晶閘管的直列組合完全是積木方式形成的頂上夾裝開放式結構。 本實用新型所述的配套器件包括快速熔斷器、側定位板、端定位板、交流母排、直
流母排、風機、風量分配板和集風箱、壓力檢測電路、風速檢測元件及風速檢測電路；並構成
變流裝置。由於單、雙散熱器自成冷卻風道，又同風量分配板、風機、集風箱和風速檢測電路
和風速檢測元件，共同構成達到為晶閘管器件實現強迫風冷系統。直流母排為兩根，從直流
整流角度一根是帶有正電位，另一根帶有負電位。 晶閘管積木結構單元中在其它結構件不變的條件下，該單元可以組裝四英寸或3英寸晶閘管，只要通過單元中壓力測頭來控制夾緊力的不同即可實現，同時由於通過晶閘管電流大小不同產生的熱量不同，這樣長期使金屬結構件的熱脹冷縮，造成金屬疲勞變形，使單元夾裝壓力下降，將影響晶閘管的正常工作和使用，這一點完全可以通過壓力測頭監控或調整夾緊力，即可保證晶閘管的正常使用。 當根據要求在櫃體內安裝兩個開放式晶閘管積木結構單元時，由於晶閘管積木結構單元自成風道，集風箱、風速檢測元件、風速檢測電路、風機、風量分配板都是可獨立拼裝的積木結構，所以在該情況下，採用兩颱風機、兩個集風箱、12塊風量分配板、兩個風速檢測元件和兩個風速檢測電路，分別對兩臺晶閘管積木結構單元組成兩個並列但又相互獨立的強迫風冷系統。[0011] 在集風箱中安裝有風速檢測的元件，櫃內安裝了風速檢測電路，不僅該風速檢測電路也是獨立拼裝的積木結構，而且解決了近代晶閘管變流技術中強迫風冷的風速保護不能定量調節的缺陷，對於獲得晶閘管最大變流功能是至關重要的。[0012] 本實用新型主要具有下列優點首先由於晶閘管散熱器自成風道，同集風器和風機以積木形式組成晶閘管變流裝置的強迫風冷系統，經過集風箱中的風量分配板作用，可以實現每個晶閘管散熱器風道進風是均勻的同溫度冷風，並且實現在晶閘管散熱器出口獲得相同的出口風速，不僅實現各晶閘管的並聯冷卻，使得晶閘管散熱均勻，再加上配置了風速檢測電路，可定量確認強迫風冷的風速，更可獲得最大的晶閘管變流能力。另外由於該結構中裝有晶閘管壓緊力的檢測，並隨時可以監控晶閘管壓緊力的變化，以保證晶閘管始終處於合理的壓緊力狀態，克服了過去由於長期使用，因金屬結構件的熱脹冷縮產生金屬疲勞變形，使晶閘管的壓緊力下降，影響晶閘管使用的問題。同時由於開放式結構，6隻晶閘管元件只使用一個壓力測頭，大大降低壓力監控的成本。再其次開放式晶閘管積木結構的功率單元在櫃內安裝是可以單列和雙列，並和單元對應的冷卻結構是積木拼裝組合，使得晶閘管變流系統是開放式的簡單結構，不僅降低成本，同時由於壓力測頭的存在給現場更換晶閘管的安裝和維修帶來極大的方便。

圖1為本實用新型開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置在櫃內組裝的結構示意圖。其中，上支撐板1、壓力測頭2、上絕緣塊3、熔斷器4、晶閘管5、雙散熱器6、單散熱器16、單元框架7、下絕緣塊8、下支撐板9、頂上螺栓10、風機11、交流母排12、直流母排13、側定位板14、端定位板15、連接母排17、支母排18、19、20、風速檢測電路21、脈衝觸發電路板22、壓力檢測電路23、風速檢測元件24 ;f 1為集風箱、f3為風量分配板、A為單元組A、 B為B單元組B。 圖2為圖1的右示圖。 圖3為開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置中的單散熱器風道的示意圖。[0016] 圖4為開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置中的雙散熱器風道的示意圖。
具體實施方式圖1 4為本實用新型的一種具體實施方式
。 本實用新型為大功率直流調速的中反並聯三相晶閘管全橋變流櫃，包括兩個直立晶閘管積木結構單元組A和B，每單元組是採用一個在整流單元框架7中，採用上下支撐板1和下支撐板9之間直列式排列了一個壓力測頭2、絕緣墊塊3和絕緣墊塊8、六隻晶閘管元件5、兩個單散熱器16、5個雙散熱器6，在底部採用頂上螺栓10向上加力，並經過絕緣墊塊和散熱器的力傳遞，使每隻晶閘管夾裝力達到要求的標準。同時配套的集風箱fl、風機11、風量分配板f3都是可獨立拼裝的積木結構，所以在該櫃中，採用兩颱風機11、兩個集風箱fl和安裝在每個集風箱中風速檢測元件24、 12塊風量分配板f3分別對兩臺晶閘管積木結構單元組成兩個並列但又相互獨立的強迫風冷系統。在櫃體中間配置的三根三相交流進線母排12，分別同連接六隻熔斷器4的連接母排17相連，六隻熔斷器4的另一端經六根支母排18分別同晶閘管積木結構單元A和B中的自上而下排列在單數位置的三個雙散熱器6相連接；四根直流出線的支母排19的一端分別同晶閘管積木結構單元A和B中的上部和下部位置的單散熱器16相連接，另外4根直流出線的支母排19 一端分別同晶閘管積木結構單元組A和B中自上而下排列在雙數位置的兩個雙散熱器6)相連接；晶閘管積木結構單元組A的連接2根支母排19和2根支母排20的另一端同正電位的直流輸出母排13相連，晶閘管積木結構單元組B的連接2根支母排19和2根支母排20的另一端同負電位的直流輸出母排13相連。在櫃中又安裝了風速檢測電路21、壓力測頭的二次檢測電路23和晶閘管脈衝觸發單元板22，這樣就形成了反並聯三相晶閘管全橋變流櫃，實現直流調速的四象限運行功能。 晶閘管積木結構單元工作時，冷風從風機11入口進入，從單/雙散熱器吹出，熱風從櫃體前部散出。當晶閘管損壞時，只要把頂上壓緊螺絲鬆開，損壞晶閘管下部散熱器向下移動一小段距離，即可方便地更換晶閘管。
權利要求一種開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置，包括直立晶閘管積木結構單元組，其特徵在於，在櫃體內直立安裝一個或兩個開放式晶閘管積木結構單元組和配套器件；單元組中晶閘管是被安裝在兩組散熱器之間，散熱器同支撐板之間有絕緣墊塊，頂上螺絲通過壓緊墊塊壓緊在絕緣墊塊上，在櫃體上設有帶有過濾器的進風口，安裝在櫃體底部的風機、集風器、風量分配板與各個單散熱器、雙散熱器形成的風道連接，形成強迫並聯風冷系統；在晶閘管積木結構單元組中的單散熱器(16)採用一塊擠壓成型的散熱器部件和一塊平板焊接而成，雙散熱器(6)是採用一塊平板和兩塊擠壓成型的散熱器部件焊接而成；雙散熱器(6)上下平面是晶閘管的夾緊平面，單散熱器、雙散熱器為四周封閉、內部具有沿冷卻風的流動方向排列成齒狀風道。
2. 根據權利要求1所述的變流裝置，其特徵在於所述的開放式晶閘管積木結構的功率單元在櫃內安裝為單列或雙列，並和單元組對應的冷卻結構是積木拼裝組合。
3. 根據權利要求1所述的變流裝置，其特徵在於所述的晶閘管積木結構單元由晶閘管(5)、雙散熱器(6)、單散熱器(16)、上絕緣墊塊(3)、壓力測頭(2)、上支撐板(1)、下絕緣墊塊(8)、下支撐板(9)、頂上螺栓(10)、整流單元框架(7)構成；上支撐板(1)和下支撐板(9)之間直列式排列了 6隻晶閘管元件、2個單散熱器、4個雙散熱器、1個壓力測頭。
4. 根據權利要求1所述的變流裝置，其特徵在於所述的配套器件包括快速熔斷器(4)、側定位板(14)、端定位板(15)、交流母排(12)、直流母排(13)、風機(11)、風量分配板(f3)和集風箱(fl)、脈衝觸發板(22)、壓力檢測電路(23);風速檢測電路(21)和風速檢測元件(24);直流母排(13)為兩根，從直流整流角度一根是帶有正電位，另一根帶有負電位。
5. 根據權利要求1所述的變流裝置，其特徵在於當根據要求在櫃體內安裝兩個開放式晶閘管積木結構單元時，集風箱(fl)、風速檢測電路(21)和風速檢測元件(24)、風機(11)、風量分配板(f3)都是獨立拼裝的積木結構，採用兩颱風機(11)、兩個集風箱(fl)、12塊風量分配板(f3)分別對兩臺晶閘管積木結構單元組成兩個並列但又相互獨立的強迫風冷系統。
6. 根據權利要求5所述的變流裝置，其特徵在於在集風箱(fl)中安裝有風速檢測的元件(24)，櫃內安裝了風速檢測電路(21)，
7. 根據權利要求1所述的變流裝置，其特徵在於所述的直立晶閘管積木結構單元組中有5個雙散熱器。
專利摘要一種開放式晶閘管積木結構單元的變流裝置，屬於晶閘管變流應用技術領域。在櫃體內直立安裝一個或兩個開放式晶閘管積木結構單元組和配套器件；在晶閘管積木結構單元組中的單散熱器(16)和雙散熱器(6)是分別採用由一塊擠壓成型的鋁質散熱器和鋁質平板和兩塊擠壓成型的鋁質散熱器焊接而成，雙散熱器(6)上下平面是晶閘管的夾緊平面，散熱器為四周封閉、內部具有沿冷卻風的流動方向排列成齒狀風道。本實用新型的優點在於，在櫃內可以選用單串、雙串和配套器件。將易於實現晶閘管三相全控、並聯三相全控橋、反並聯三相全控橋式的各種強迫風冷的晶閘管變流系統。
文檔編號H01L23/36GK201466977SQ20092010787
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者丁小雷, 劉宇, 劉建鑫, 杜滄, 王浩, 申祥源, 馬可勤 申請人:北京鋼研新冶電氣股份有限公司