專利名稱：開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于晶閘管變流應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種開放式晶閘管積木
結(jié)構(gòu)單元的變流裝置，自成冷卻風(fēng)道的開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置。適用于用晶閘管做變流器件的直流和交-交變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)使用，在直流調(diào)速控制系統(tǒng)中，該晶
閘管積木結(jié)構(gòu)單元通過采用單元數(shù)量不同就可以完成單象限、雙象限及四象限運(yùn)行特性；在交_交變頻調(diào)速系統(tǒng)可以通過對(duì)6個(gè)晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的使用，完成交_交變頻調(diào)速的功率變換功能。
背景技術(shù)：
在近代晶閘管變流技術(shù)中，多數(shù)方式就是把晶閘管、散熱器、絕緣墊塊組成一個(gè)晶閘管單元體，通常稱之為晶閘管功率單元，然后將若干個(gè)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(fēng)道結(jié)構(gòu)的柜體中，單元所用的風(fēng)道結(jié)構(gòu)同風(fēng)機(jī)和集風(fēng)箱共同組成晶閘管的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)。 一般來(lái)說，一個(gè)晶閘管單元體是由兩片散熱器夾一支晶閘管元件，在直接反并聯(lián)方式中可同時(shí)夾"正"和"反"兩個(gè)晶閘管元件，兩片散熱器是靠?jī)芍в薪^緣要求的螺栓將晶閘管夾緊。而安裝晶閘管功率單元的風(fēng)道，則是大部分采用絕緣板將柜體內(nèi)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(fēng)道結(jié)構(gòu)，每一個(gè)獨(dú)立空間則正好安裝一個(gè)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后，就可以發(fā)現(xiàn)每列中每個(gè)晶閘管功率單元散熱器某個(gè)幾何位置相同的散熱器翅片同相鄰的那個(gè)翅片之間形成一個(gè)自下而上的可以通風(fēng)的空間，這就是專業(yè)術(shù)語(yǔ)所稱的串聯(lián)風(fēng)道結(jié)構(gòu)。無(wú)論風(fēng)機(jī)安裝在柜體的頂部抽風(fēng)還是安裝在柜體的底部吹風(fēng)，則由于晶閘管功率單元在同一列風(fēng)道中是自下而上的排列方式，柜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，由于該結(jié)構(gòu)在一個(gè)柜體中需要形成6-12個(gè)體積同晶閘管功率單元相近的又相互絕緣的格子，不但增加了柜體內(nèi)安裝的零件，而且這些零件只能在柜體空間內(nèi)進(jìn)行安裝，操作十分不便。從晶閘管功率單元來(lái)說，當(dāng)晶閘管元件損壞時(shí)，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(guó)專利ZL01264221.5公開了一種晶閘管串聯(lián)裝置，雖然也是由晶閘管、散熱器、絕緣墊塊、壓塊、風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、集風(fēng)器、快速熔斷器、母排和柜體所組成，其一，由于其散熱器結(jié)構(gòu)的原因每個(gè)晶閘管串組單元必須采用四套螺桿、螺母才能將晶閘管壓緊，為此，每柜中三套這樣的晶閘管串組單元，需要增加相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)件；其二，由于其散熱器結(jié)構(gòu)原因，散熱器不能單獨(dú)形成風(fēng)道，所以在柜內(nèi)將增加由鉛垂設(shè)置的絕緣板只能作為風(fēng)道的前板，還需增加兩側(cè)絕緣板、后板和底板才能形成一個(gè)整體風(fēng)道，去同集風(fēng)器相連接，這樣結(jié)構(gòu)同樣增加了強(qiáng)迫風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)件。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置，是采用最少的結(jié)構(gòu)件和合理的晶閘管散熱，來(lái)實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速的單象限、雙象限及四象限運(yùn)行特性和完成交_交變頻調(diào)速的功率變換功能。無(wú)論從晶閘管合理散熱、最少結(jié)構(gòu)件可降低造價(jià)和安裝維修簡(jiǎn)單均實(shí)現(xiàn)晶閘管的最有效使用。 本實(shí)用新型包括兩個(gè)直立晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組(A和B)，在柜體內(nèi)直立安裝一個(gè)或兩個(gè)開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)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，在柜體上設(shè)有帶有過濾器的進(jìn)風(fēng)口 ，安裝在柜體底部的風(fēng)機(jī)、集風(fēng)器、風(fēng)量分配板與各個(gè)單散熱器、雙散熱器形成的風(fēng)道連接，形成強(qiáng)迫并聯(lián)風(fēng)冷系統(tǒng)；在晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組中的單散熱器采用一塊擠壓成型的散熱器部件和一塊平板焊接而成，雙散熱器是采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(nèi)部具有沿冷卻風(fēng)的流動(dòng)方向排列成齒狀風(fēng)道。 開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)的功率單元在柜內(nèi)安裝是可以單列和雙列，并和單元組對(duì)應(yīng)的冷卻結(jié)構(gòu)是積木拼裝組合，所以在總裝時(shí)對(duì)柜體沒有特定要求，在選擇柜體時(shí)只需考慮整體安裝需要的空間尺寸和固定強(qiáng)度即可。 本實(shí)用新型所述的晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元由晶閘管、雙散熱器、單散熱器、上絕緣墊
塊、壓力測(cè)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(gòu)成。 正是由于散熱器自成風(fēng)道，形成晶閘管附近冷卻風(fēng)道沒有其他輔助加工件，所以
在一個(gè)整流單元框架中，采用上下支撐板之間直列式排列了晶閘管元件6只、單散熱器2
個(gè)、雙散熱器5個(gè)、壓力測(cè)頭1個(gè)，在底部采用螺栓向上加力，使晶閘管夾裝力達(dá)到要求的標(biāo)
準(zhǔn)，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(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型所述的配套器件包括快速熔斷器、側(cè)定位板、端定位板、交流母排、直
流母排、風(fēng)機(jī)、風(fēng)量分配板和集風(fēng)箱、壓力檢測(cè)電路、風(fēng)速檢測(cè)元件及風(fēng)速檢測(cè)電路；并構(gòu)成
變流裝置。由于單、雙散熱器自成冷卻風(fēng)道，又同風(fēng)量分配板、風(fēng)機(jī)、集風(fēng)箱和風(fēng)速檢測(cè)電路
和風(fēng)速檢測(cè)元件，共同構(gòu)成達(dá)到為晶閘管器件實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)。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(fù)電位。 晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元中在其它結(jié)構(gòu)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(cè)頭來(lái)控制夾緊力的不同即可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)由于通過晶閘管電流大小不同產(chǎn)生的熱量不同，這樣長(zhǎng)期使金屬結(jié)構(gòu)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(diǎn)完全可以通過壓力測(cè)頭監(jiān)控或調(diào)整夾緊力，即可保證晶閘管的正常使用。 當(dāng)根據(jù)要求在柜體內(nèi)安裝兩個(gè)開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元時(shí)，由于晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元自成風(fēng)道，集風(fēng)箱、風(fēng)速檢測(cè)元件、風(fēng)速檢測(cè)電路、風(fēng)機(jī)、風(fēng)量分配板都是可獨(dú)立拼裝的積木結(jié)構(gòu)，所以在該情況下，采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)、兩個(gè)集風(fēng)箱、12塊風(fēng)量分配板、兩個(gè)風(fēng)速檢測(cè)元件和兩個(gè)風(fēng)速檢測(cè)電路，分別對(duì)兩臺(tái)晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組成兩個(gè)并列但又相互獨(dú)立的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)。[0011] 在集風(fēng)箱中安裝有風(fēng)速檢測(cè)的元件，柜內(nèi)安裝了風(fēng)速檢測(cè)電路，不僅該風(fēng)速檢測(cè)電路也是獨(dú)立拼裝的積木結(jié)構(gòu)，而且解決了近代晶閘管變流技術(shù)中強(qiáng)迫風(fēng)冷的風(fēng)速保護(hù)不能定量調(diào)節(jié)的缺陷，對(duì)于獲得晶閘管最大變流功能是至關(guān)重要的。[0012] 本實(shí)用新型主要具有下列優(yōu)點(diǎn)首先由于晶閘管散熱器自成風(fēng)道，同集風(fēng)器和風(fēng)機(jī)以積木形式組成晶閘管變流裝置的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)，經(jīng)過集風(fēng)箱中的風(fēng)量分配板作用，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)晶閘管散熱器風(fēng)道進(jìn)風(fēng)是均勻的同溫度冷風(fēng)，并且實(shí)現(xiàn)在晶閘管散熱器出口獲得相同的出口風(fēng)速，不僅實(shí)現(xiàn)各晶閘管的并聯(lián)冷卻，使得晶閘管散熱均勻，再加上配置了風(fēng)速檢測(cè)電路，可定量確認(rèn)強(qiáng)迫風(fēng)冷的風(fēng)速，更可獲得最大的晶閘管變流能力。另外由于該結(jié)構(gòu)中裝有晶閘管壓緊力的檢測(cè)，并隨時(shí)可以監(jiān)控晶閘管壓緊力的變化，以保證晶閘管始終處于合理的壓緊力狀態(tài)，克服了過去由于長(zhǎng)期使用，因金屬結(jié)構(gòu)件的熱脹冷縮產(chǎn)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(shí)由于開放式結(jié)構(gòu)，6只晶閘管元件只使用一個(gè)壓力測(cè)頭，大大降低壓力監(jiān)控的成本。再其次開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)的功率單元在柜內(nèi)安裝是可以單列和雙列，并和單元對(duì)應(yīng)的冷卻結(jié)構(gòu)是積木拼裝組合，使得晶閘管變流系統(tǒng)是開放式的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，不僅降低成本，同時(shí)由于壓力測(cè)頭的存在給現(xiàn)場(chǎng)更換晶閘管的安裝和維修帶來(lái)極大的方便。

圖1為本實(shí)用新型開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置在柜內(nèi)組裝的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，上支撐板1、壓力測(cè)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(fēng)機(jī)11、交流母排12、直流母排13、側(cè)定位板14、端定位板15、連接母排17、支母排18、19、20、風(fēng)速檢測(cè)電路21、脈沖觸發(fā)電路板22、壓力檢測(cè)電路23、風(fēng)速檢測(cè)元件24 ;f 1為集風(fēng)箱、f3為風(fēng)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(jié)構(gòu)單元的變流裝置中的單散熱器風(fēng)道的示意圖。[0016] 圖4為開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置中的雙散熱器風(fēng)道的示意圖。
具體實(shí)施方式圖1 4為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
。 本實(shí)用新型為大功率直流調(diào)速的中反并聯(lián)三相晶閘管全橋變流柜，包括兩個(gè)直立晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組A和B，每單元組是采用一個(gè)在整流單元框架7中，采用上下支撐板1和下支撐板9之間直列式排列了一個(gè)壓力測(cè)頭2、絕緣墊塊3和絕緣墊塊8、六只晶閘管元件5、兩個(gè)單散熱器16、5個(gè)雙散熱器6，在底部采用頂上螺栓10向上加力，并經(jīng)過絕緣墊塊和散熱器的力傳遞，使每只晶閘管夾裝力達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)配套的集風(fēng)箱fl、風(fēng)機(jī)11、風(fēng)量分配板f3都是可獨(dú)立拼裝的積木結(jié)構(gòu)，所以在該柜中，采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)11、兩個(gè)集風(fēng)箱fl和安裝在每個(gè)集風(fēng)箱中風(fēng)速檢測(cè)元件24、 12塊風(fēng)量分配板f3分別對(duì)兩臺(tái)晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組成兩個(gè)并列但又相互獨(dú)立的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)。在柜體中間配置的三根三相交流進(jìn)線母排12，分別同連接六只熔斷器4的連接母排17相連，六只熔斷器4的另一端經(jīng)六根支母排18分別同晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元A和B中的自上而下排列在單數(shù)位置的三個(gè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元組A和B中自上而下排列在雙數(shù)位置的兩個(gè)雙散熱器6)相連接；晶閘管積木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(fù)電位的直流輸出母排13相連。在柜中又安裝了風(fēng)速檢測(cè)電路21、壓力測(cè)頭的二次檢測(cè)電路23和晶閘管脈沖觸發(fā)單元板22，這樣就形成了反并聯(lián)三相晶閘管全橋變流柜，實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速的四象限運(yùn)行功能。 晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元工作時(shí)，冷風(fēng)從風(fēng)機(jī)11入口進(jìn)入，從單/雙散熱器吹出，熱風(fēng)從柜體前部散出。當(dāng)晶閘管損壞時(shí)，只要把頂上壓緊螺絲松開，損壞晶閘管下部散熱器向下移動(dòng)一小段距離，即可方便地更換晶閘管。
權(quán)利要求一種開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置，包括直立晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組，其特征在于，在柜體內(nèi)直立安裝一個(gè)或兩個(gè)開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)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，在柜體上設(shè)有帶有過濾器的進(jìn)風(fēng)口，安裝在柜體底部的風(fēng)機(jī)、集風(fēng)器、風(fēng)量分配板與各個(gè)單散熱器、雙散熱器形成的風(fēng)道連接，形成強(qiáng)迫并聯(lián)風(fēng)冷系統(tǒng)；在晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組中的單散熱器(16)采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)是采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(nèi)部具有沿冷卻風(fēng)的流動(dòng)方向排列成齒狀風(fēng)道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征在于所述的開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)的功率單元在柜內(nèi)安裝為單列或雙列，并和單元組對(duì)應(yīng)的冷卻結(jié)構(gòu)是積木拼裝組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征在于所述的晶閘管積木結(jié)構(gòu)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(cè)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(gòu)成；上支撐板(1)和下支撐板(9)之間直列式排列了 6只晶閘管元件、2個(gè)單散熱器、4個(gè)雙散熱器、1個(gè)壓力測(cè)頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征在于所述的配套器件包括快速熔斷器(4)、側(cè)定位板(14)、端定位板(15)、交流母排(12)、直流母排(13)、風(fēng)機(jī)(11)、風(fēng)量分配板(f3)和集風(fēng)箱(fl)、脈沖觸發(fā)板(22)、壓力檢測(cè)電路(23);風(fēng)速檢測(cè)電路(21)和風(fēng)速檢測(cè)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(fù)電位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征在于當(dāng)根據(jù)要求在柜體內(nèi)安裝兩個(gè)開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元時(shí)，集風(fēng)箱(fl)、風(fēng)速檢測(cè)電路(21)和風(fēng)速檢測(cè)元件(24)、風(fēng)機(jī)(11)、風(fēng)量分配板(f3)都是獨(dú)立拼裝的積木結(jié)構(gòu)，采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)(11)、兩個(gè)集風(fēng)箱(fl)、12塊風(fēng)量分配板(f3)分別對(duì)兩臺(tái)晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組成兩個(gè)并列但又相互獨(dú)立的強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流裝置，其特征在于在集風(fēng)箱(fl)中安裝有風(fēng)速檢測(cè)的元件(24)，柜內(nèi)安裝了風(fēng)速檢測(cè)電路(21)，
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流裝置，其特征在于所述的直立晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組中有5個(gè)雙散熱器。
專利摘要一種開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元的變流裝置，屬于晶閘管變流應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。在柜體內(nèi)直立安裝一個(gè)或兩個(gè)開放式晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組和配套器件；在晶閘管積木結(jié)構(gòu)單元組中的單散熱器(16)和雙散熱器(6)是分別采用由一塊擠壓成型的鋁質(zhì)散熱器和鋁質(zhì)平板和兩塊擠壓成型的鋁質(zhì)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(nèi)部具有沿冷卻風(fēng)的流動(dòng)方向排列成齒狀風(fēng)道。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，在柜內(nèi)可以選用單串、雙串和配套器件。將易于實(shí)現(xiàn)晶閘管三相全控、并聯(lián)三相全控橋、反并聯(lián)三相全控橋式的各種強(qiáng)迫風(fēng)冷的晶閘管變流系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L23/36GK201466977SQ20092010787
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者丁小雷, 劉宇, 劉建鑫, 杜滄, 王浩, 申祥源, 馬可勤 申請(qǐng)人:北京鋼研新冶電氣股份有限公司