ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Советский патент 1970 года по МПК H01L25/00 

Изобретение относится к технике построения мощных малогабаритных высоковольтных выпрямителей, используемых в аппаратуре, где предъявляются требования малых пульсаций и высокой надежности при минимальных iBecax и габаритах.

Известно, что мощные 3-фазные выпрямители, выполненные, например, по схеме Ларионова, обеспечивают лучщие габаритно-весовые характеристики по сравнению с однофазными, особенно при использовании полупроводниковых диодов В качестве вентилей. Известны также способы дальнейщего улучшения характеристик, состоящие в применении более сложных схем выпрямления, например, 12фазного и т. д.

В частности, 12-фазное вынрямление обеспечивается последовательным включением двух 3-фазных мостов, вторичные обмотки трансформатора которых соединены соответственно в звезду и в треугольник.

Помимо уменьшения пульсаций, применение таких схем снижает искажение формы питающих напряжений в сети. Увеличение фазности приводит также к увеличению числа последовательно соединяемых выпрямителей, что является дополнительным преимуществом, так как увеличение кратности выпрямлений является весьма желательным в смысле лучшего иснользования свойств изоляции.

Однако практическая реализация сложных схем с увеличенной фазностью и кратностью выпрямления обычными методами, при которых трансформатор и вентильные группы представляют собой законченные отдельные .конструктивные элементы, крайне затруднена изза наличия большого количества высоковольтных монтажных проводов, понижающих надежность выпрямителя и занимающих значительный объем.

Этот недостаток является особенно существенным для аппаратуры, работающей в условиях пониженного атмосферного давления, больших вибраций и жестких габаритных ограничений и зачастую сводит на нет преимущества, даваемые увеличением фазности и кратности выпрямления.

Например, у 12-фазного выпрямителя с четырьмя мостами число высоковольтных кабелей достигает 24.

Цель предлагаемого изобретения состоит в создании простого малогабаригнюго, надежного, .многофазного выпрямителя с высокой кратностью выпрямления.

Поставленная цель достигается размещением вентильных полупроводниковых диодов радиально между вторичными обмотками трансформатора, а также оптимальным выбором числа мостов. Это обеспечивает практичесокую механическую и электрическую прочность при 1минимальных весах и габаритах, вследствие чего появляется возможность легко реализовать IB аииаратуре многофазный выпрямитель.

На фиг. 1 приведена схема указанного выпрямителя; на фиг. 2 - выпрямитель, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Вентильные полупроводниковые диоды / размещены радиально между соседними фазами траисформатора так, что образуют совместно с соответствующими группами вторичных Обмоток 2 четыре Э1ш:ипотеии,иалын.ые секции 3, 4 к 5 и 6. Общие точки схемы, принадлежащие всем трем фазам, соединяются в центре выпрямителя контактным стержнем 7, остальная -коммутация производится по периферии выпрямителя.

Тепловой режим обеспечивается охлаждающей жидкостью (вода, аятифриз и т. л.), которая циркулирует по первичным обмоткам 5, выполненным в виде трубок, охватывающих сердечники 9. Выпрямленное напрялсение снимается через высоковольтный вывод 10.

При подаче напряжения на первичные обмотки 8 в каждой из последовательно включенных секций 3, 4, 5 к 6 получается выпрямленное напряжение соответственно 8, 16, 24 и 32 кв (относительно «земли).

Число мостов выбрано таким образом, чтобы обеспечить разумные запасы по обратному напряжению на один диод, что .позволяет отказаться от шунтирования полупроводниковых диодов выравнивающими емкостями или сопротивлениями. В то же время такое решение позволяет соответственно снизить переменные напряжения, чем облегчаются условия работы изоляции. Таким образом, при оптимальном выборе числа выпрямительных мостов уменьшается количество элементов, упрощается технология изготовления, повышается надежность, снижается вес изоляции. Кроме того, имеется возможность использовать частичное напряжение для питания вспомогательных цепей аппаратуры (зд ном , /2 Ьном, /4 )- Соединение двух групп вторичпых обмоток в звезду и двух групп - в треугольник позволяет значительно снизить пульсации

выпрямленного напряжения и тем самым существенно облегчить С-фильтр.

В результате применения предлагаемого выпрямителя реализуется многофазная схема выпрямления,- благодаря чему существенпо облегчается фильтровая часть выпрямителя; реализуется увеличенное число выпрямительных мостов - улучшается использование свойств изоляции, а также отпадает необходимость в применении выравнивающих злементов; объединяются геометрически эквипотенциальные поверхности - резко сокращается высоковольтный монтаж и снижаются требования к изоляции; образуется единый вептильно-трансформаторный элемент - обеспечивается высокая механическая и электрическая прочность; обеспечивается жидкостное охлаждение - дополнительно снижается вес нервичных обмоток трансформатора.

Предмет изобретения

Высоковольтный полупроводниковый преобразователь, содержащий трехфазный трансформатор и полупроводниковые вентили, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и упрощения монтажа, указанные полупроводниковые велтили размещены радиально между секциями вторичных обмоток трансформатора, образуя с этими секциями

ряд эквипотенциальных поверхностей.

9../