Трехфазная преобразовательная секция Советский патент 1982 года по МПК H01L25/02 

1

Изобретение относится к силовой- преобразовательной технике и может найти применение в мощных полупроводниковых преобразовательных установках компактногоисполнения для эле1ктролиза, питания печей графитации, электрометаллургии и т.д.

Известна конструкция мощных трехфазных преобразоват&льйых секций с водяным охлаждением, выполненных на базе полу- ю проводниковых приборов.

В этой конструкции полупроводниковые вентили и предохранители установлены на токоведущих шинах, которые одновремей- 15 но являются групповыми охладителями. При этом каждый вентиль электрически соединен со своим предохранителем, а преобразовательные секции образуют трехфазную мостовую или трехфазную 20 Нулевую системы вьшрямления тока tl Д.

В случае такого расположения шин вентильные и предохранительные щины каждого плеча размещаются широкими

сторонами друг к другу. При этом обеспечиваются малые м кцентровые расстояния шин и хорошее токораспределение тока по параллельно включенным вентилям, но выводы токоведуших шин при этом выполняклся выше или ниже зоны установки полупроводниковых вентилей и предохранителей. Кроме того, при таком расположении выводов плотность тока в токоведуших шинах наибольшая, так как все участки токоведушей шины при этом соединены последовательно. Указанные недостатки в такой конструкции при водят к уве1шчению высоты преобразова тельной секции и увеличению сечения токоведушвх шин.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция преобразовательной секции, содержашая в каждой фазе две нараплельво расположенные токоведушие ШИНЫ, ва которых установлены полупроводниковые вентили (и предохранители). Токоведушие шины вйвкдого плеча соединены между собой через пояупроводнико вые вентили (и предохранители) и снабжены выводами для подключения к силовому трансформатору и к нагрузке. Вывод одной токоведущей шины вьшолнен в средней части шины и выведен на тыль ную сторону преобразовательной секции, вывод второй токоведушей иганы вьшолнен вверху за пределами зоны установки вентилей С 3 При таком расположении вывода на второй шине увеличивается общая высота преобразовательной секции и увеличивается требуемое сечение этой шины, так как токи по ней протекают в одном направлении. Цель изобретения - уменьшение габар тов преобразовательной секции при одновременном уменьшении плотности тока в шинах и улучшении токораспределения по параллельно включенным полупроводниковым вентилям. Указанная цель достигается тем, что в трехфазной преобразовательной секции, содержашей в каждом плече (фазе) две, снабженные выводами для подключения к силовому трансформатору и нагрузке, установленные параллельно друг другу широкими сторонами щины, являющиеся гру повыми охладителями, на одной из когоры расположенной с фасадной стороны секци установлены полупроводниковые вентили, а на другой, расположенной с тыльной стороны секции - электрически соединенные с вентилями предохранители, причем вывод предохранительной шины распо ложен в зоне установки предохранителей, каждая шина, расположенная с тыльной стороны преофазовательной секции,выполнена с окном, через которое на тыльную сторону секции пропущен изолированный вывод шины, расположенной с фасадной стороны, причем указанный вывод вьтолнен в зоне установки полупроводниковых вентилей. Ни фиг. 1 изо ажено одно плечо преобразовательной секции; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1,: на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1| на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - подключение выводов преобразовательной секции к силовому трансформатору и к нагрузке. Каждое плечо преобразовательной секции содержит две параллельно расположенные токоведущие шины 1 и 2 прямоугольного сечения, установленные широкими сторонами друг к другу, с выводами 3 и 4 для подключения к силовому трансформатору 5 и к нагрузке, на шине 1 установлены полупроводниковые вентили 6 (вентильная шина), на шине 2 установлены предохранители 7 (предохранительная шина), .каждый полупроводниковый вентиль 6 соединен со своим предохранителем 7, вентильные шины 1 установлены с фасапной стороны преобразовательной секции, предохранительные шины 2 с тыльной стороны, при этом каждая предохранительная шина 2 снабжена окном 8, через которое проходит изолированный вывод 3 вентильной шины 1. Оба вывода вентильной и предохранительной шин 3 и 4 расположены в зоне установки полупроводниковых вентилей 7 и выведены на тыльную сторону преоб-. разовательной секции. С целью уменьшения расхода меди окно 8 в предохранительной шине 2 может быть выполнено в виде местного расширения шины, как показано на фиг. 4. Вывод вентильной шины может быть вьшолнен в верхней части плеча для соединения с трансформатором или в нижней части плеча для соединения с нагрузкой. Вывод предохранительной шины может быть вьшолнен в верхней части плеча для соединения с трансформатором, или в нижней части плеча для соединения с нагрузкой. Принцип работы трехфазной преобразовательной секции пояснен на фиг. 5. Две трехфазные преобразовательные секции подключены к силовому трансформатору 5 и образуют трехфазный мостовой вьшрямитель: одна преобразовательная секция подключена вентильными шинами 1 к силовому трансформатору 5, а предохранительными шинами 2 к нагрузке и образует катодную группу выпрямителя, вторая преобразовательная секция подключена предохранительными шинами 2 к трансформатору 5, а вентильными шинами 1 к нагрузке и образует анодную группу вьшрямителя. Направления протекания токов в выпрямителе показаны на фиг. 5 стрелками. Приположительной полярности фазного напряжения трансформатора 5 ток нагрузки проходит через вентили б и предохранители 7 катодной преофазовательной секции, при с грицательной полярности - через вентили 6 и предохранители 7 анодной преобразовательной секции. На предлагаемой конструкции преобразовательной секции аналогично трехфазной мостовой схеме выпрямления может быть также реализована трехфазная нулевая схема вьтрямпения. Конструкция трехфазной преобразовательной секции позволяет уменьшить габаритные размеры преобразовательнрй секции примерно на 20% по сравнению с известными конструкциями при сохранении оптимального токораспределения по параллельно включенным вентилям и минимального сечения токоведущих шин. Изобретение внедрено в конструкции выпускаемых мощных вьшрямнтельных агрегатов для электролиза типа да1-50000/300,450, и /UB1-630OO/ /85О, Народнохозяйственный экономический эффект от использования изобретения в указанных агрегатах в среднем составляет 15 тыс. руб. на одно изделие. Формула изобретения Трехфазная преобразовательная секци содержашая в каждом плече (фазе) две, снабженные выводами для подключения к силовому трансформатору и нагрузке, ус тановленные параллельно друг другу широкими сторсмами шины, являкшшеся групповыми охладителями, на одной из которых, расположенной с фасадной стороны секции, установлены полупроводниковые вентили, а на другой, расположенной с тыльной стороны секции - электрически соединенные с вентилями предохранители, причем вывод предохранительной шины расположен в зоне установки предохранителей, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов сев ции при одновременном уменьшении плотности тока в шинах и улучшении токораспределения по параллельно включенным вентилям, каждая шина, расположенная с тыльной стороны преобразовательной секции, выполнена с окном, через которое на тыльную сторону секции прсятуден изолированный вывод шины, расположенный с фасадной стороны, причем указанный вывод ВЕлюпнен в зоне установки олупроводниковых вентилей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1362952, кл. Н 02 М 1964. 2. Патент США № 3590359, кл. Н 02 М 7/06, 1971.

..

/

3 8

ч+ 4

4-f +. 4А-А

В-б

4