ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ БЛОК Советский патент 1971 года по МПК H01L25/03 

Изобретение отиосится к области электротехники и ирсдназначается для высоковольтиых иолуироводииковых выпрямителе , пптаюищх устаиовкн электронно-иониой технологии, наиримср электрофильтры электрогазоочистки.

HarpyaKoii В1 1соковольтных вьшрямителеС эло1 тронпо-11оиио1 1 технологии является кориируюп1ая электродная система с заземленным положительным нолюсом, характернзуюн|,аяся непрерывно чередующнмися нскровыми нробоямн, часто нереходящнми в дуговые разряды, что связано с возникиовсиис.м значительных но величине нсренанряжешгГ с крутым фронтом нарастания волны.

Быстро нарасгаюнхее напряжение, прикладываемое к плечам выпрямптелыюго моста между заземле1П1Ым положительным иолюсом н отрпцател1зным иолюсом выпрямителя, распределяется неравнол1ерио вдоль иоследовательпоГ цепочки вентнлеС, главньш образом, нз-за нронзвольпо распределенно емкости между отдел 1зными элементами цепочки н земле (japa3 THbic емкости), что р 1водпт к 1 ерегрузке отдел) элементов, расположенных к незаземленному концу блока 1 частому выходу нх )з строя.

T Uieii особеп 10 актуалы а для высоково. .е. усТа 1ОВОК, СОСТОЯП1.НХ 13

бо.плиого числа нос.чедовательно в.)1х 1ол} 1 к)вод1;;;;со п х крел;Н евых э..

Д.1Я вь рав11яиан я обратного напряжен я между ослсдо1затоль 1о включенными полуПрОВОДН1 КОВЬ МИ ЗВеСТНО Нр 1Мене 1е сопрот н ле 1 н н цепочек сонрот1 влениГ| 11 конденсаторов, нодк.чючсппых ар;1ллель 10 к каждому .

Однако такая схема не обеспечнвает равномерного , обратного ; 1ряже 1 я в д нам |Ческ х , как это требуется в установках улсктроп о- 0 И1О техполо .

Для вь равн11ва 1я н;п ряжен 1я между поС:1СДОВатеЛ)НО ВК,ПОЧС 1НЫМ ВСНТН.МЯМГ в Д 1нам 1ческом в настоящее В1)смя 1рпмеияют копденсагорь. подкл Очаемые apa.iлельпо к отделып 1м ве тнлям поел едовательпых вепт)леп.

Недостатком одобпых установок является влнян е на близко расположенных п зазем. деталеГ, что создает нро звольно распределс ую c vocть на зем.тю искажает 1эаснрсделен 1я папряження но вентн.. Пoэтo.y габариты таких ус1ановок довольг1о значнгел)Ны i, кроме того, 1 сключается воз ожность их помещения в бак с гра iUMJiop мaтopo.

В условиях работы высоковольтных вентильных блоков на электрофильтры с частыми перенапряжениями, применением только п1у Т1фую дих кондепсаторов, емкость которых должна быть ограничена, не удается избежп.ть возк1и(новеиня значительных, кпуто нарастающих обратр1ых напряженпГ на отдельпых последовательной цепочки, приводящих к повреждению зтпх вентилей.

Примеггенпе мощных шунтирующих кондеисаторов больщон емкости в уста:;озке электроиио-ионной технологии, отличающихся иизки.м иотреблен ем тока, весьма иежелательно в связи с резким сниженнем коэффицнепта выирямлеиия в нормальном режиме работы и тем самым снижением общих энергетических показателей всей установки в цело:.

Для выравнивания напряжения вдоль электпическнх пеиочек, расположенных по винтовой л(нии вдоль цилиндрической поверхности, известно применение экрана, соедггненного с тгезаземлениым полюсом цепочки. Экран, благодаря придания ему специальной фор.Ы, а ггменио поверхност усеченного конуса, создает опред.елеииы1 1 закон распределения емкостеГг чдо.чь цепочки.

Однако достичь равномер1юго раепределепия иапряжеппя в Д1намичееко,1 режиме цосре.1,ством одного экрана трудно, так как для этого раснреде.ленная емкость, создаваемая между экраном и 1юследователь} ой цепочкой вентилей, соответствовать расипеделенной дтеждх- последовательной цепочко всптилеГ; и землей. ПОЭТОМУ v заземленного полюса вепти.тыюго блока устанавливают вентили с более высоким номинальТ1ЫМ зтгачеиием допустимого обратного 1гацряжеггия. Кроме того, утсиользовании подобных в;,1ппяМ1ггельных блоков в реальных В1;Гнря гпто.ч-ных схемах. со тоян1.их из ботыиого числа я:ппям 1телы;ых блоков, экраны которьгх )-т5;тся под пазными потенциалам, поТребусТС . ВЫСОКОВОЛЬТ Г,ТХ плОгчОВ

дпАг от ia определеп1 ое расстояние, а следо.,1тел,но. зияч тельное р.елпче ;ие -абаР 1ТОВ ГНЧЧ ЛТаИОВК.

Цель изобрете я - noBbTOjeH ie 1 адсжпостп выпрямитсль ого блока, улучи.ение равиомер;.гости распределения 1а ряжен 1я по . уме1И ек;1е габари--ов стройства. Для этого г тупиы 10.--упроводтм;ковых )влень между двумя плоскпм металл ческ 1М11 . кажль Й з которых , 1 рот: воположны:, хонцом к разноименные ОЛ10С.л Г яИрЯМИТеЛЬНОЙ ЦСИОЧК,

. р;1сстоя1 11я от указаи 1ых ве гг льиых груп до э;р: 1а увелич Н5аются но мере удале П я от KOJHia велтплыюй цепочки, подключенной к .

Каждая груигл установле а между . СПМДГСТр : 1руЮЩИМП ЭКра юследовательпой цепочки при любой скорости 1 зменения напряжения, приложенного к вентнльному блоку. Тем самым обеепечипается адежность работы уетановкн в динам 1:ческ 1х . Внесение в выпрямительный блок внолне определенных i заранее заданных распределепных емкостей, помещение выпрямнтельного блока между симметрирдющн ги экранами делает его работу не зависящей

от аличия емкости на близко расположенные заземленн зте деталп, что весьма суп ественно г точк снижвния габаритов установки, а также позволяет поместнть высоковольт цлй выпрямнтельный блок в один обHJ. масляный бак с трансформатором.

Кроме того, в ВЫСОКОВОЛЬТ ОМ ВЫПРЯМИте,ыгом блоке с енмметрир лощ -гм 1 экранами з11ач телы о сн жается емкость ги итирующ х ког дрисаторов, в качестве которых сцользуются снец альиые де(Ьицит1 ые высоковольт ьге керампчеек 1е миульеные ко тденсаторы.

В СВЯЗП с 1 ОВ Н аеТСЯ КОЭ( ВЬТт;пяуле 1;я. лмены аются иотеп o;цчoгти и по Ы ;ется кл.д. агрегата. ПРИ 1сиол1,зора ГИ1 в в 11 пямптол, б.локе специалкиых , вентиле ; вообще отг|йл;:ет ;П оГ11 остг1 в КОНдеисптопах. так как пподольпая емкост) СОВОКУПНОСТИ л-кпза( выше иидивид а; ЬН -.х С 1мметр)р -ющих

л(Нтаточ1 а для обеспече П я ор.мал) рабоTI. п прямитсльпой установкп.

Благодаря нредлагаемой е 1стеме 3K|)aiiiipoва 1 ого выпрям ггельного блока для выравнт паи я распределеп я напряже ия )амичес х режимов знач11тел Л 0 облегча.-тся возмож ость 1 С ользова 1 1я ерав ительно низкоВОЛ|5Т ПЛХ ОЛУИрОВОДН КОВЬ Х Д 1Одов в в)соковольт {ых устаповках а, ;анряжеИ ге 15 coTiii; к :ло ;ольт. Данное предложе 1ие

моиче-;- реализовано также в высоково/ьтми ио.тосам. а также в об пепрол пи, стаиовлах.

На . представлена пр иипи1а. схема, рллсоховол 1 тпого иолУ11роводпико 7, выпрям тельиого блока; фпг. 2 - eio ;;иСТРМхЦИИ.

Ппедлагасмое устройство еосто 1т ;з coisoКуП ОСТ ПО,ГуПрОВОД КОВЫХ ВЫПрЯ .1 ИТеЛ ЬИЫ X

кре:.)х в 1, вепти.и, блоков /, соед; ИС 1 ых в последовате.1)И)1о г.:почк , ко :ле саторов 2, 1иунт 1ру 0 1;;х , :.KV: с 1Мметр ру О1П х и -. кажд)1Й из которь х соедн е1 с из концов вент1 ль 0| 1 цеиочк.и, cи мe| мlПУЮП11ГХ 5 и 6, ОДСОеД Ие)Х к ИПОт: ВО 10ЛОЖП1, .М )Х . В 1 Ысоковол /г 10 ; ;И)прям1 тельпо б:;о-:о 1рсд -м 1тривается 1оследователь ое включение оы1 рЯМПТе; Ы Ь Х 0.чуПрОВО.ДП КОВЫХ .;сГ:,

оби1ее которых завис гг oi ве, ;пеб ющего(я пы рямле 1иого аиряжен; Я i .о- гнлей выполняется с ссблюдеиием х ловия по. лучения .минимальной са;.;оиндукции и взаимоиндуктивности между элементами в виде оифилярной цени расположением всех всит1 ле1 однослойно вдоль одной плоской поверхности. Выравнивающие напряжение конденсаторы 2 подключены параллельно груипп.м вентиле, также конструктивно располагаются одг.осло: но по указанной выше новер.хности.

Между главными экранами и дополиитсмьными групповыми экранами создается pacsipcделенная емкость, измсияющ: яся вдоль вентильной цепочки ио определенному, jajxiHce заданному закону, одннаково.му для обои.х экранов, которые, как сказано вынле, соеднняются с противоположными копцами веити.1ьной цепочки. Необходимый закоп распределения указанных емкостей достнгается либо изменение.м раестояння между каждым симметрирующим экраном до отдельных групп ве.чтнлей (индивидуальных экранов), нанри.мер, вьпюлиение.м экранов в виде илоских металлических листов, расположенных под одинаковым углом относительно плоскости элементов главных экранов, расположенных непосредственно над соответствующими групна.ми вентплем (иидивидуальиыми экранами). Изоляция .между крайними веитилями и свободны.ми концами экранов выбирается иа .максимал15ное нанряжение для данного вепт 1льпого блока.

Данное иредложеиие довольно просто может быть осуществлено, так как полупроводниковые блоки иа напряжение2-10 ки, ccpiiiiно выпускае.мые в настоящее вре.мя. выполняются группами из 10-20 иоследователыю включенных дгюдов, ио.гещеппых в liso.inuiiOHпый корпус ( п виде столбика иpк ioyгoльи()гo сечеппя), залитый эпоксидпым комиг;уидом, в котором вептили ргкчюложены в одноГ 11ЛС)С1;ости. Дополнительные симметрирующие экраиы расиоложены с двух противоположиых продольных стороп сто.лбика и соединены с противоположпы.ми выводами ппдпв11дуальио1Ч) блока.

При npii.io/KCHiui : ВЫСОКОВОЛЬТНОМ} блоку папряже1п;я с крутым фро1ггом иарастапия, благодаря и|)имс еиио: 1 системе экранироаання, оно будет распределяться равнол1ерно вдоль всех груип гзеит11лей и внутр груииы, так i каждая из груип веити.чс будет и; ходиться г; идсипнпых ус.товиях ii ее е.мкости по oTiioino:;;io к o6oi. будут жестко зафикспроваиы. В нормальном рокпмс работы экр;м:ы не будут оказывать за.метного влияния, так как их емкости пезначитсльпы.

Нпже прпводится одии из возможиых вариантов конструкции В)1СОКОВОЛЬТИОГО В1ЯИрЯМПтельпогс; блока (см. фи1. 2).

Грмша ио.1уироводи1П:овых кремниевых диодов в виде плоских веитильпых блоков 1, залитых энокс11Д ;.м компаундом, прикрепляется к несущи:. стойкам 7 пз изоляционного материа.та и окружается гр ;и1овь М11 синметрирующими экранами 5 и 5. В носледовательиую цепь блоки / соединяются при помощи перемычек 8. Группы вентилей, состоящнх из двух блоков /, шунтнруются ко денсаторами 2. Между главнымн снмметрирующпми экраиами 3 и 4 и групповымп симметрирующими экранами 5 6 раеположена главпая изоляция 9 в виде ступепчато копструкции так, что для вентильного блока, находящегося иод иаивысши.м потсициалом, создается Р1аибольН1ая изоляция и одновременно-минимальная емкость за счет повышеппой толщииы изоляn.iui до противоположного экрапа. Главные симметрирующие экраиы 3 и 4 гальваничееки соединяются с концами вентильного блока перемычками 10. которые, в свою очередь, через выводы // выходят наружу блока. Весь вентИ:1ьиый блок иомспается в 1 ЗОЛ 1рующий ./:.

.Лиалогичиая конструкция примепима при

0 погр -жеиии .мительных блоков в общий мас.1Я1Пзп 1 бак с )ощим силовым трансформатором. В этом случае отпадает падобиост1з в ступенчатой изоляцпи 5, выводах // и пзоляП ОИ :ом кожухе 12, при этом одиовременно эффективио реигпется воирос охлаждения вентильных 6,ioKO;j и уменьшаются габариты всей установки.

При сравнительно н.евысоких з)ачениях выирямлеиного наиряжеиия илоские вентильные

0 блок1 ио.мещаются меж.1у главными симметрируюпипи экра) без индивидуальных (гр -пиовых) экра; ов.

Соответствующи.м образом группируя п соед1И яя собой отдельные высоковольтные блоки, располагая их друг к другу экранами, а ОДЯП111М11СЯ иод одннм и тем же потенциалом, гожио соб|эать любую из прпмепяемых иа И|закт1и е схем вьпп ямлеиия как с пзолироваииыми от зсм,1и полюсами, так и с заземленным ОД1П1М пoлюco i.

П р о д Л е т изобретения

1. Высоковольтный ПОЛ)ПрОВОДНИКОВЫ11 ВЫИ 1ям1;тельиы| | блок, содер.жащий последова5тельно соедииеииые группы полупроводпико зых веитилеи, шуитирующие коидепсаторы п мета.члпческие экраны, (ггличающпйся тем, что, с целью повышения иадежиости, улучшения равно.мериости расиределения иаиряжения ио вентилям и уменьшеиия габаритов, указаиш51е группы вептглей уста1ювлены между двумя плоскими -.Сталлическими экрапамп, к;;ждый из которых иодключеи иротпвополож31Из1м кoнцo л к разноименным полюсам выирямите.1ЬИоГ1 цепочки. расстояиия от указаппьгх вснти,.-Ух груии до экр;;г1а хве.тичииаются по мере }далс1П1я от копца венти.тьпо цсиочки. иодключеиио к экрг.их .

2. ВыирямительныГ: блок ио и. 1, отличающийся тем, что, каждая -)уииа вепти.чей устаиовле:1а между ,;и1ггельиыми симметрирующими экрпипм), иэдссс.чипе1И1Ь ми к иротив(-(:Ли киь::; коицлм г:пчпты.