МАЛОИНДУКТИВНАЯ ТРЕХПОЛЮСНАЯ ШИННАЯ СБОРКА Российский патент 2013 года по МПК H02G5/02 

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено при монтаже силовых токоведущих шин мощных статических преобразователей напряжения.

Уровень техники

Протяженные шинные сборки малой индуктивности используют в мощных статических преобразователях для соединения конденсаторных батарей с удаленными от них коммутирующими элементами инвертора.

Известна выбранная в качестве прототипа трехполюсная малоиндуктивная шинная сборка, предназначенная для мощных статических преобразователей напряжения и содержащая параллельно зафиксированные непроводящими стяжками токоведущие шины: центральную шину и две крайние шины, отделенные на всем протяжении шинной сборки от центральной шины диэлектрическими прокладками, при этом каждая шина снабжена отводами для подключения конденсаторных батарей и коммутирующих элементов преобразователя [заявка РСТ WO 2002/080324]. Благодаря близкому параллельному расположению токоведущих шин и отделению крайних шин от центральной шины диэлектрическими прокладками на всем протяжении шинной сборки токоведущие шины прототипа обладают малой индуктивностью.

Недостаток известного устройства - плохие условия охлаждения закрытой диэлектрическими прокладками центральной шины, несущей наибольшую токовую нагрузку.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения - повышение нагрузочной способности шинной сборки без увеличения ее индуктивности.

Предметом изобретения является трехполюсная малоиндуктивная шинная сборка, содержащая параллельно зафиксированные непроводящими стяжками центральную шину и две крайние шины, отделенные от центральной шины диэлектрическими прокладками на всем протяжении шинной сборки, при этом каждая шина снабжена отводами для подключения конденсаторных батарей и коммутирующих элементов преобразователя напряжения, а центральная шина выполнена из двух параллельных частей, разделенных воздушным промежутком и имеющих электрическое соединение на конце шинной сборки, расположенном у конденсаторных батарей.

Эта совокупность признаков позволяет получить указанный выше технический результат.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена шинная сборка в поперечном разрезе. Фиг.2 иллюстрирует использование шинной сборки в мощном статическом преобразователе.

Осуществление изобретения

Показанная на фиг.1 шинная сборка содержит параллельно зафиксированные непроводящими стяжками центральную шину 1 и две крайних шины 2 и 3. Шины 2 и 3 отделены от центральной шины 1 диэлектрическими прокладками 4 на всем протяжении шинной сборки. Шины 1, 2 и 3 расположены параллельно друг другу и вместе с прокладками 4 фиксированы с помощью нескольких непроводящих стяжек, установленных вдоль шинной сборки.

Непроводящие стяжки выполнены из полимерного материала в виде струбцин 5, стянутых с помощью болтов 6 и гаек 7. Каждая из шин 2 и 3 включает протяженную часть 8 прямоугольного сечения, а шина 1 - две протяженные части 9 и 10 прямоугольного сечения, которые разделены воздушным промежутком. Для уменьшения индуктивности электрическое соединение частей 9 и 10 выполняется только на одном конце шинной сборки, вблизи конденсаторных батарей.

Токопроводящие шины 1, 2 и 3 снабжены отводами для подключения силовых элементов схемы преобразователя: конденсаторных батарей и коммутирующих элементов (тиристоров или транзисторов IGBT). Отводы 11 центральной шины 1 и отводы 12 крайних шин 2 и 3, показанные на фиг.1, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Фиг.2 иллюстрирует использование шинной сборки в мощном силовом инверторе, являющемся частью преобразователя напряжения. В инвертор, схема которого показана на фиг.2, входят две последовательно соединенные конденсаторные батареи 13 и 14, средняя точка 15 которых подключена к нейтральной шине 1, имеющей нулевой потенциал. Точка 15 может быть заземлена. К второму выводу батареи 13, заряжаемой до положительного потенциала, подсоединена шина 2, а к второму выводу батареи 14, заряжаемой до отрицательного потенциала, подсоединена шина 3. Цепи заряда батарей 13 и 14 на фиг.2 не показаны.

Инвертор с помощью ключей 16, установленных в каждой фазе, формирует переменный ток требуемой частоты. Формирование осуществляется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) путем переключения фазы между тремя уровнями постоянного напряжения, поступающего от батарей 13 и 14. При этом рабочая частота коммутации ключей 16 обычно близка к 3,0 кГц. С учетом больших значений токов, протекающих при этом по шинам 1, 2 и 3, к шинной сборке предъявляются жесткие требования по индуктивности, позволяющие избежать больших перенапряжений при коммутации ключей 16. Как в прототипе, так и в предлагаемой конструкции низкая индуктивность обеспечивается благодаря малым промежуткам и наличию изоляции между любой из крайних шин и центральной шиной на всем протяжении шинной сборки.

При этом в конструкции прототипа единая центральная шина на всем протяжении шинной сборки заключена между диэлектрическими пластинами, отделяющими ее от крайних шин, и поэтому большая часть ее поверхности не охлаждается воздухом.

Выполнение центральной шины из двух параллельных частей, разделенных воздушным промежутком и имеющих электрическое соединение между параллельными частями только на конце шинной сборки, расположенном у конденсаторных батарей, существенно улучшает тепловой режим центральной шины с сохранением ее малоиндуктивного характера. Поскольку центральная шипа наиболее нагружена (ее средний ток в два раза превышает средний ток каждой крайней шины), это позволяет повысить нагрузочную способность предлагаемой шинной сборки в целом.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено при монтаже токоведущих шин мощных статических преобразователей. Шинная сборка содержит параллельно зафиксированные непроводящими стяжками центральную шину 1 и две крайних шины 2 и 3. Шины 2 и 3 отделены от центральной шины 1 диэлектрическими прокладками 4 на всем протяжении шинной сборки. Токопроводящие шины 1, 2 и 3 расположены параллельно друг другу и вместе с прокладками 4 фиксированы с помощью нескольких непроводящих стяжек, установленных вдоль шинной сборки. Непроводящие стяжки выполнены из полимерного материала в виде струбцин 5, стянутых с помощью болтов 6 и гаек 7. Каждая из шин 2 и 3 включает протяженную часть 8 прямоугольного сечения, а шина 1 - две протяженные части 9 и 10 прямоугольного сечения, которые разделены воздушным промежутком. Электрическое объединение частей 9 и 10 выполняется на конце шинной сборки, расположенном у конденсаторных батарей 13, 14. Все токопроводящие шины снабжены отводами для подключения силовых элементов схемы преобразователя: конденсаторных батарей и коммутирующих элементов (тиристоров или транзисторов IGBT). Отводы 11 центральной шины 1 и отводы 12 крайних шин 2 и 3 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Технический результат изобретения - повышение нагрузочной способности шинной сборки без увеличения ее индуктивности. 2 ил.

Трехполюсная шинная сборка, содержащая параллельно зафиксированные непроводящими стяжками центральную шину и две крайние шины, отделенные от центральной шины диэлектрическими прокладками на всем протяжении шинной сборки, при этом каждая шина снабжена отводами для подключения конденсаторных батарей и коммутирующих элементов преобразователя напряжения, а центральная шина выполнена из двух параллельных частей, разделенных воздушным промежутком и имеющих электрическое соединение на конце шинной сборки, расположенном у конденсаторных батарей.