ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК H01L25/03 H01L25/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в низковольтных сильноточных выпрямителях, в частности в выпрямителях для электролиза галлия, кадмия, линий электрохимической обработки металлов, гальванотехнике.

Известны полупроводниковые преобразователи, содержащие трансформаторный узел и полупроводниковые вентили (см. Бондаренко Н.Н., Братолюбов В.Б. Низковольтные преобразователи для гальванотехники и электрохимических станков. М. : Энергоатомиздат, 1987, с. 108, 109). Преобразователи содержат трансформатор с шихтованным магнитопроводом стержневой конструкции и силовой шкаф, причем отводы вентильных обмоток трансформатора соединяются шинами с вентилями силового шкафа.

Недостатком данных полупроводниковых преобразователей является высокое значение внутреннего падения напряжения, складывающееся из высокого индуктивного сопротивления контура коммутации и высокого активного сопротивлением обмоток трансформатора, отводов вентильных обмоток трансформаторов и шин, соединяющих отводы трансформатора с вентилями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является полупроводниковый преобразователь, содержащий трансформаторный узел и полупроводниковые вентили, причем в трансформаторном узле применены шихтованные магнитопроводы стержневой конструкции, а вентили установлены на шине постоянного тока, приближенной к трансформатору (см. а.с. СССР N 1501195, H 01 L 25/02, опубл. 15.08.89).

Недостатками данного полупроводникового преобразователя является высокое значение внутреннего падения напряжения, складывающееся из высокого индуктивного сопротивления контура коммутации и высокого активного сопротивлением обмоток трансформатора и отводов вентильных обмоток трансформаторов.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является уменьшение внутреннего падения напряжения полупроводникового преобразователя за счет снижения как индуктивного сопротивления контура коммутации, так и активного сопротивления обмоток трансформатора и отводов вентильных обмоток трансформаторов.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в полупроводниковом преобразователе, содержащем трансформаторный узел и полупроводниковые вентили, согласно изобретению трансформаторный узел выполнен в виде трех однофазных трансформаторов, каждый из которых содержит по меньшей мере один кольцевой магнитопровод, сетевую и вентильные обмотки, каждая вентильная обмотка имеет по меньшей мере один виток, состоящий из одного вертикального и одного горизонтального элементов, выполненных из жестких прямолинейных шин, при этом вертикальный элемент вентильной обмотки охвачен кольцевым магнитопроводом, горизонтальные элементы вентильной обмотки трех однофазных трансформаторов являются основанием преобразователя, а полупроводниковые вентили установлены на вертикальных элементах вентильных обмоток однофазных трансформаторов непосредственно на выходе из кольцевого магнитопровода.

В заявляемом изобретении снижение индуктивного сопротивления контура коммутации и снижение активного сопротивления обмоток трансформаторов достигается за счет применения однофазных трансформаторов с кольцевыми магиитопроводами, охватывающими вертикальные элементы вентильных обмоток, что обеспечивает лучшее потокосцепление между обмотками трансформаторов, меньшую длину магнитных силовых линий и стабильность характеристик кольцевых магнитопроводов по всей длине. Снижение активного сопротивления отводов вентильных обмоток трансформаторов достигается за счет установки полупроводниковых вентилей на вертикальных элементах вентильных обмоток однофазных трансформаторов непосредственно на выходе из кольцевого магнитопровода.

На чертеже изображен полупроводниковый преобразователь в аксонометрии.

Полупроводниковый преобразователь включает три однофазных трансформатора 1, каждый из которых содержит кольцевой магнитопровод 2, установленный на горизонтальном элементе вентильной обмотки - жесткой шине 3 и охватывающий вертикальный элемент вентильной обмотки - жесткую шину 4, на которой установлен полупроводниковый вентиль 5. Выходом полупроводникового преобразователя являются сборная шина постоянного тока 6, к которой подключены вентили трех фаз полупроводникового преобразователя, и сборные шины постоянного тока 7, к которым подключены горизонтальные элементы вентильных обмоток. Кольцевые магнитопроводы 2 охвачены сетевыми обмотками 8.

Полупроводниковый преобразователь работает следующим образом. Сетевые обмотки 8 соединяются в звезду или треугольник и подключаются к сети переменного тока. Переменное напряжение вентильных обмоток, состоящих из шин 3, 4 выпрямляется вентилем 5. Нагрузка полупроводникового преобразователя подключается к сборным шинам постоянного тока 6 и 7.

Полупроводниковый преобразователь позволяет реализовать как трехфазную нулевую схему выпрямления, так и трехфазную "две обратные звезды с уравнительным реактором" и трехфазную кольцевую схему (см. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под редакцией Я.М. Большама, В. И.Круповича, М.Л.Самовера. Изд. 2-е, перераб, и доп. М.: Энергия, 1974, с. 204, 205.)
Использование заявляемого полупроводникового преобразователя обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
уменьшение внутреннего падения напряжения полупроводникового преобразователя в 3-4 раза по сравнению с прототипом за счет снижения как индуктивного сопротивления контура коммутации, так и активного сопротивления обмоток трансформатора и отводов вентильных обмоток трансформаторов,
уменьшение установленной мощности полупроводниковых преобразователей,
снижение потерь в распределительной сети переменного тока,
подключение к сети переменного тока ограниченной мощности большего числа полупроводниковых преобразователей, что особенно важно при проведении реконструкции действующего предприятия.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано в низковольтных сильноточных выпрямителях, в частности в выпрямителях для электролиза галлия, кадмия, линий электрохимической обработки металлов, гальванотехнике. Технической задачей, решаемой изобретением, является уменьшение внутреннего падения напряжения полупроводникового преобразователя за счет снижения как индуктивного сопротивления контура коммутации, так и активного сопротивления обмоток трансформатора и отводов вентильных обмоток трансформаторов, что позволяет уменьшить установленную мощность полупроводниковых преобразователей, снизить потери в распределительной сети переменного тока, полупроводниковых преобразователей, что особенно важно при проведении реконструкции действующего предприятия. Сущность изобретения состоит в следующем. Полупроводниковый преобразователь содержит трансформаторный узел и полупроводниковые вентили. Согласно изобретению, трансформаторный узел выполнен в виде трех однофазных трансформаторов, каждый из которых содержит по меньшей мере один кольцевой магнитопровод, сетевую и вентильные обмотки. Каждая вентильная обмотка содержит по меньшей мере один виток, состоящий из одного вертикального и одного горизонтального элементов. Вертикальный элемент вентильной обмотки охвачен кольцевым магнитопроводом. Горизонтальные элементы вентильных обмоток трех однофазных трансформаторов, выполненные из жестких шин, являются основанием преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Полупроводниковый преобразователь, содержащий трансформаторный узел и полупроводниковые вентили, отличающийся тем, что трансформаторный узел выполнен в виде трех однофазных трансформаторов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один кольцевой магнитопровод, сетевую и вентильные обмотки, каждая вентильная обмотка имеет, по меньшей мере, один виток, состоящий из одного вертикального и одного горизонтального элементов, выполненных из жестких прямолинейных шин, при этом вертикальный элемент вентильной обмотки охвачен кольцевым магнитопроводом, а горизонтальные элементы вентильной обмотки трех однофазных трансформаторов являются основанием преобразователя. 2. Полупроводниковый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые вентили установлены на вертикальных элементах вентильных обмоток однофазных трансформаторов непосредственно на выходе из магнитопровода.