一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件的制作方法
【專利摘要】一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件。包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有隔板將其分為三個相互獨(dú)立的空間，分別放置觸發(fā)保護(hù)單元、可控硅單元、均壓吸收單元，本實(shí)用新型將觸發(fā)、保護(hù)，均壓、吸收的電器元件與反并聯(lián)可控硅串聯(lián)裝置集合在一個用絕緣材料制作的箱體內(nèi)，形成獨(dú)立的、功能完善的雙向可控硅串聯(lián)功率組件，將脈沖信號的傳遞、可控硅保護(hù)電路做在同一塊觸發(fā)板上，再用高壓電線將各層觸發(fā)板上的同相位的觸發(fā)線圈穿在一起，解決了高低壓信號傳遞接口問題和串連可控硅觸發(fā)的同步問題，同時使控制電路也大大簡化，使可控硅器件得到了保護(hù)，縮小中高壓固態(tài)軟起動柜的體積，提高了產(chǎn)品安全性和實(shí)用性。
【專利說明】—種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種中高壓固態(tài)軟起動柜的功率單元，特別涉及一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件。
【背景技術(shù)】
[0002]中高壓固態(tài)軟起動柜于本世紀(jì)初在國內(nèi)興起，它是中高壓交流電動機(jī)起動時使用的專用設(shè)備，它的功效是減小起動電流，縮減供電設(shè)施的投資，同時軟起動也可延長電動機(jī)及其負(fù)載的使用壽命。
[0003]所謂固態(tài)軟起動器，特指使用可控硅(晶閘管)作為功率元器件的軟起動器，工作原理參見圖1，圖1中R/S/T為主回路進(jìn)線電源，U/V/W為主回路出線。進(jìn)線與出線之間的SCR即為可控硅，可控硅在電路中的作用是控制電動機(jī)起動電流的大小。圖中JC是真空接觸器，它的作用是起動過程完畢后閉合，使主回路電源直送電動機(jī)，電動機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
[0004]3-10kV中高壓固態(tài)軟起動柜內(nèi)主要包括可控硅(晶閘管)閥組件、中高壓真空接觸器、電流互感器、電壓互感器、避雷器及CPU控制器等，參見圖2，圖2與圖1的區(qū)別是:在圖2中可控硅都是被串聯(lián)使用的，這是由于單個可控硅耐壓有限，中高壓回路必須多個串聯(lián)。
[0005]中高壓固態(tài)軟起動柜前期產(chǎn)品中，可控硅是橫向放的，觸發(fā)、保護(hù)、吸收與可控硅串是分離(分立)的，沒有形成有集觸發(fā)、保護(hù)、均壓吸收于一體的閥組件，即沒有模塊化。再由于可控硅串沒有絕緣殼，而柜內(nèi)帶電體之間或?qū)Φ囟夹枰幸欢ò踩嚯x。因此，這種結(jié)構(gòu)需要占用柜內(nèi)較大的空間，制造出來中高壓固態(tài)軟起動柜寬度是1400mm，其高度2300mm、厚度1500mm和IOkV標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)柜相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提出一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，將多個可控硅器件反并聯(lián)后串連應(yīng)用，形成同步觸發(fā)、過壓保護(hù)、均壓吸收為一體的閥組件，縮小了中高壓固態(tài)軟起動柜的體積，提高了安全性，便于安裝、更換與維修，具有結(jié)構(gòu)簡單、絕緣可靠、性能優(yōu)越的特點(diǎn)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，包括殼體1，殼體I為上、下端開口的四方腔體結(jié)構(gòu)，殼體I內(nèi)設(shè)有隔板8，將殼體I分為三個相互獨(dú)立的空間，分別放置觸發(fā)保護(hù)單元2、可控硅單元3、均壓吸收單元4。
[0009]所述殼體I采用4_阻燃SMC板或其它絕緣板材。
[0010]所述觸發(fā)保護(hù)單元2包括觸發(fā)保護(hù)板5，安裝在隔板8上，將脈沖觸發(fā)信號的傳遞電路、可控硅過壓保護(hù)電路同時設(shè)于觸發(fā)保護(hù)板5上。
[0011]所述觸發(fā)保護(hù)單元2中，采用高壓電線6將同相位的可控硅觸發(fā)磁環(huán)7穿在一起，使其流過同一個脈沖電流，以達(dá)到中高壓固態(tài)軟起動柜中串聯(lián)可控硅的觸發(fā)絕對同步。
[0012]所述可控硅單元3包括兩個為一組反并聯(lián)連接的可控硅器件9，兩面用散熱器10夾緊，同組的兩個可控硅器件為參數(shù)相同的高壓餅狀可控硅器件，觸發(fā)保護(hù)單元2的觸發(fā)保護(hù)電路和均壓吸收單元4的均壓吸收電路分別與反并聯(lián)的可控硅器件相連接，再進(jìn)行多
層串聯(lián)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1.將觸發(fā)、保護(hù)、吸收與可控硅一體化，開發(fā)出帶絕緣殼的可控硅閥組件單元，將可控硅功率組件模塊化，縮小了中高壓固態(tài)軟起動柜的體積，使中高壓軟起動柜產(chǎn)品的寬度縮減為現(xiàn)在市場流行的1000mm。
[0015]2.開發(fā)出了帶保護(hù)的觸發(fā)板，將脈沖信號的傳遞、可控硅保護(hù)電路做在一塊觸發(fā)板上。
[0016]3.在軟起動柜中首創(chuàng)用高壓電線將同相位的可控娃觸發(fā)磁環(huán)穿在一起,使其流過同一個脈沖電流，以達(dá)到中高壓固態(tài)軟起動柜中串聯(lián)可控硅的觸發(fā)絕對同步，同時解決了觸發(fā)信號傳遞的高低壓接口問題。
[0017]4.用三個可控硅閥組件單元，加必要的控制電路和保護(hù)測量器件，即能夠普遍用于電動機(jī)的3-15kV的中高壓固態(tài)軟起動柜。閥組件在柜中能起到調(diào)節(jié)電流、電壓、功率的作用，不但提高了安全性，而且使安裝、維修更加方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)固態(tài)軟起動柜原理圖。
[0019]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中聞壓固態(tài)軟起動柜電氣圖。
[0020]圖3為閥組件殼體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為閥組件結(jié)構(gòu)示意圖，其中:圖4 Ca)為左視圖；圖4 (b)為正視圖。
[0022]圖5為中高壓固態(tài)軟起動柜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為可控硅器件反并聯(lián)電路圖。
[0024]圖7為閥組件電氣連接圖。
[0025]圖8為磁環(huán)工作原理示意圖。
[0026]圖9為觸發(fā)保護(hù)板電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]參見圖3、圖4，一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，包括殼體1，殼體I為上、下端開口的四方腔體結(jié)構(gòu)，采用4mm阻燃SMC板或其它絕緣板材制作，殼體I內(nèi)設(shè)有隔板8，將殼體I分為三個相互獨(dú)立的空間，分別放置觸發(fā)保護(hù)單元2、可控硅單元3、均壓吸收單元4。
[0029]參見圖5，將三個閥組件作為中高壓固態(tài)軟起動的核心元件安放在金屬制成的封閉的電氣柜中，使軟起動柜寬度尺寸優(yōu)化為1000mm。
[0030]參見圖6，反并聯(lián)可控硅連接。左為反向可控硅，A1、K1、G1分別是它的陽極、陰極和控制極；右為正向可控硅，A2、K2、G2分別是它的陽極、陰極和控制極。
[0031]參見圖7，可控硅單元3包括兩個為一組進(jìn)行反并聯(lián)連接的可控硅器件9，被安置在兩層散熱器10 (—般用鋁型材制造)之間，然后多層集合，亦稱硅堆。同組的兩個可控硅器件為相同參數(shù)的高壓餅狀可控硅器件，觸發(fā)保護(hù)單元2的觸發(fā)保護(hù)電路和均壓吸收單元4的均壓吸收電路分別與進(jìn)行反并聯(lián)的可控硅器件相連接，再進(jìn)行多層串聯(lián)。可控硅器件可被設(shè)置為多層串聯(lián)結(jié)構(gòu)，電壓高即壓的層數(shù)多，3kV、6kV、10kV電壓分別設(shè)置為兩層、三層、五層串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0032]均壓吸收單元4由若干電容、電阻構(gòu)成，集中安裝在一塊絕緣板上。均壓吸收單元4包括吸收回路，吸收回路為吸收電容C與吸收電阻R串聯(lián)后并聯(lián)靜態(tài)均壓電阻Rtl,然后跨接在反并聯(lián)的可控硅器件兩端。
[0033]靜態(tài)電阻Rtl阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可控硅電阻值，所以靜態(tài)壓降按Rtl分配。每層的Rtl —致，被串聯(lián)可控硅靜態(tài)電壓就一致了。
[0034]每個可控硅的結(jié)點(diǎn)電容有差異，使串聯(lián)回路中的可控硅承受的動態(tài)壓降有大有小(電壓按容抗分配)，不均勻，承受電壓大就容易損壞。設(shè)置吸收電容C的電容量為可控硅結(jié)點(diǎn)電容量的100倍以上，將吸收回路的每層吸收電容C的電容量設(shè)為一致，以達(dá)到每層可控硅器件承受的動態(tài)壓降一致。
[0035]參見圖7、圖8，觸發(fā)原理。觸發(fā)保護(hù)單元2包括觸發(fā)保護(hù)板5，安裝在隔板8上，將脈沖觸發(fā)信號的傳遞電路、可控硅過壓保護(hù)電路同時設(shè)于觸發(fā)保護(hù)板5上，采用高壓電線6將多個同相位的可控硅觸發(fā)磁環(huán)7穿在一起，使其流過同一個脈沖電流，在每層磁環(huán)副線圈中感應(yīng)的電流相位、幅值相同，用來觸發(fā)串聯(lián)的每只可控硅，達(dá)到串聯(lián)的每只可控硅開通、關(guān)閉同步。[0036]參見圖9，觸發(fā)電路。磁環(huán)副線圈L1、L2 一端分別與反并聯(lián)可控硅器件的Kl、K2連接，并通過電阻R1、電阻R2連接至二極管D5、二極管D6的正極，L1、L2的另一端分別通過電阻R3、電阻R4連接至二極管D3、二極管D4的正極，二極管D3、二極管D4的負(fù)極分別與可控硅單元3的控制極Gl、控制極G2連接。
[0037]正向觸發(fā):當(dāng)右邊高壓電線6中有觸發(fā)脈沖信號，磁環(huán)副線圈L2感應(yīng)電勢正端通過R4、二極管D4加到了正向可控硅的控制極G2，負(fù)端加到了陰極K2，滿足了可控硅開通條件;
[0038]反向觸發(fā):當(dāng)左邊高壓電線6中有觸發(fā)脈沖信號，磁環(huán)付線圈LI感應(yīng)電勢正端通過R3、二極管D3加到了正向可控硅的控制極G1，負(fù)端加到了陰極K1，滿足了可控硅開通條件。
[0039]參見圖9，可控硅過壓保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn).當(dāng)可控硅上K1、K2之間承受過電壓時:
[0040]如果是正向過電壓，即Kl高電位、1(2低電位，則雙向轉(zhuǎn)折二極管01、07、08、02右半邊被擊穿，電流經(jīng)電阻町、01、07、1?5、08、02后分兩路:1.經(jīng)R2送到正向可控硅的陰極K2；2.經(jīng)D6送到正向可控硅的控制極G2。實(shí)際上是用電阻R2上的壓降強(qiáng)行觸發(fā)正向可控硅導(dǎo)通，Κ1、Κ2兩點(diǎn)的電壓降低，可控硅得到保護(hù)；
[0041]如果是反向承受過電壓，即Κ2高電位、Kl低電位，則雙向轉(zhuǎn)折二極管Dl、D7、D8、D2左半邊被擊穿，電流經(jīng)電阻1?2、02、08、1?5、07、01后分兩路:1.經(jīng)Rl送到反向可控硅的陰極Kl;2.經(jīng)D5送到反向可控硅的控制極G1。實(shí)際上是用電阻Rl上的壓降強(qiáng)行觸發(fā)反向可控硅導(dǎo)通，Κ2、Κ1兩點(diǎn)的電壓降低，可控硅得到保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，包括殼體(1)，其特征在于，殼體(I)為上、下端開口的四方腔體結(jié)構(gòu)，殼體(I)內(nèi)設(shè)有隔板(8)將其分為三個相互獨(dú)立的空間，分別放置觸發(fā)保護(hù)單元(2 )、可控硅單元(3 )、均壓吸收單元(4 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，其特征在于，所述殼體(I)采用4mm阻燃SMC板或其它絕緣板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，其特征在于，所述觸發(fā)保護(hù)單元(2)包括觸發(fā)保護(hù)板(5)，安裝在隔板(8)上，將脈沖觸發(fā)信號的傳遞電路、可控硅過壓保護(hù)電路同時設(shè)于觸發(fā)保護(hù)板(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，其特征在于，所述觸發(fā)保護(hù)單元(2 )中，采用高壓電線(6 )將同相位的可控硅觸發(fā)磁環(huán)(7 )穿在一起，使其流過同一個脈沖電流，以達(dá)到中高壓固態(tài)軟起動柜中串聯(lián)可控硅的觸發(fā)絕對同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于中高壓固態(tài)軟起動柜的可控硅閥組件，其特征在于，所述可控硅單元(3)包括兩個為一組反并聯(lián)連接的可控硅器件(9)，兩面用散熱器(10)夾緊，同組的兩個可控硅器件為參數(shù)相同的高壓餅狀可控硅器件，觸發(fā)保護(hù)單元(2)的觸發(fā)保護(hù)電路和均壓吸收單元(4)的均壓吸收電路分別與反并聯(lián)的可控硅器件相連接，再進(jìn)行多層串聯(lián)。
【文檔編號】H05K7/02GK203761306SQ201420163930
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】樓上陽 申請人:樓上陽