Полупроводниковый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H01L25/02 

Изобретение относится к преобразо вательной технике, в частности к мощ ным полупроводниковым преобразователям на вентилях таблеточного типа. Известны полупроводниковые преобразователи, выполненные на базе мощных таблеточных вентилей Т-500 и Т630, не обладающих термической стойкостью 1 и 2 . Под термической стойкостью подразумевают невозможность разгерметизации корпуса полупроводникового венти ля с выбросом ионизированных газоб за время перегорания предохранителя Эти преобразователи не относятся к преобразователям большой мощности и рассчитаны на токи соответственно 320 и 800 А. Недостатком таких преобразователе является низкая надежность, обусловленная возможностью междуфазного перекрытия при пробое вентиля, в случа когда пробой сопровождается выбросом ионизированных газов из вентиля в об |ем преобразователя, так как за время отключения аварийного тока быстродействующим предохранителем ток может достигать нескольких десятков килоампер и способен нарушать герметичность вентиля с выбросом наружу ионизированных газов, что приводит к выходу из строя преобразователя. Этот недостаток присущ преобразователям с открытым расположением вентилей, которое характерно для преобразователей с водяным и естественным воздушным охлаждением, В преобразователях с принудительным воздушным охлаждением этот недостаток проявляется слабее, так как каждый вентиль размещается в отдельном блоке, благодаря чему появляется возможность локализации аварийного процесса при разгерметизации вентиля внутри блока. Известен также полупроводниковый преобразователь, выполненный на базе мощных таблеточных вентилей, обладаю396щих термической стойкостью, однако термостойкость таких вентилей ограничивается величиной 35 кА при номиналь ном токе вентиля 320 А 43. Недостатком его является- сложность силовой схемы, обусловленная большим числом параллельных вентилей из-за необходимости применения вентилей с относительно низким номинальным током поскольку термическую с-ойкость вентилей с номинальными токами свыше 320 А обеспечить не удавалось. Цель изобретения - упрощение силовой схемы преобразователя путем уменьшения числа параллельных ветвей поссредством увеличения мощности единичного вентиля за счет повышения его наружной термостойкости. Указанная цель достигается тем, что в полупроводниковом преобразователе, содержащем в каждом плече параллельно включенные вентили таблеточного типа и охладители, новым является то, что .каждый из указанных вентилей снабжен наружным защитным кольцом из эластичного материала, установленным плотно к электроду вентиля и охладителю с об разованием вокруг наружной поверхности электрода вентиля замкнутого объема, а в охладителе выполнена полость увеличивающая этот объем до величины. способной выдерживать однократные импульсы повышенного давления ионизированных газов. На фиг. 1 дана схема преобразователя} на фиг . 2 - узел I на фиг. 1. Полупроводниковый преобразователь (фиг. 1) содержит мощныесиловые вентили 1, установленные между групповыми 2 и индивидуальными 3 охладителями Электрод таблеточного вентиля 1 (фиг. 2) плотно охвачен эластичным кольцом 5, которое, в свою очередь, прижимается по внешнему торцу к охладителю 3. Давлениена кольцо создается конструкцией либо дополнительными сегментами 6, расположенными по окруж Сегменты 6 крепятся к охладителю винтами 7. В охладителе 2 в той его части, которая обращена и прижата к электроду t, выполнена кольцевая полость 8. Эластичное кольцо 5 вместе с электродом k, закрывая полость 8, образует тем самым замкнутый объем для. расширения ионизированных газов в момент прорыва их из корпуса вентиля. Такая защита может быть осуществлена для обоих электродов венуиля. в этом случае и электрод 9 вентиля 1 через эластичное кольцо прижимается к охладителю 2 с помощью шпилек 11 и,закрывая полость 12, о6разует аналогичный замкнутый объем. Устройство работает следующим образом. При разгерметизации полупроводникового вентиля 1 .в результате воздействия аварийного тока происходит выброс ионизированных газов в замкнутый объем полости 8 или 12. При этом давление, которое привело к разгерметизации вентиля, снижается за счет расширения газов в объеме полости, созданной в охладителе, что уменьшает воздействие на уплотнение и позволяет удержать газы в замкнутом однопотенциальном объеме, создавая наружную термостойкость вентиля, В результате междуфазное покрытие в преобразователе становится невозможным. Предел термической стойкости может регулироваться объемом полостей 2. Такая конструкция преобразователя не требует применения вентилей, обладающих внутренней термической стойкостью, что позволяет использовать более мощные вентили. При этом становится возможным уменьШИТЬ количество параллельных вентилей в плече преобразователя, что, в свою очередь, снижает количество и других силовых и слаботочных элементов, существенно упрощая его схему и повышая технико-экономические показатели. Применение тиристоров на большую мощность с использованием предлагаемого преобразователя позволяет заменить преоб320x6 разователь КУВ 12М с 12 параллельно и двумя последовательно включенными тиристорами Т2-320 в плече преобразователем, у которого в плече не ° восьми параллельно и одного последовательно включенного тиристора Т-630. Предложенная конструкция надежно выдерживает импульс аварийного тока, более чей в два раза превышающей по тепловому воздействию требуемую величину. Формула изобретения Полупроводниковый преобразователь, содержащий в каждом плече параллельно включенные вентили таблеточного типа 5961 и охладители, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем уменьшения числа параллельных ветвей посредством увеличения мощности единичного вентиля за счет повышения его наружной термостойкости, каждый из указанных вентилей снабжен наружным защитным кольцом из эластичного материала, установленным плотно к электроду вентиля и охладителю с обргзованием вокруг наружной поверхности электрода вентиля замкнутого объема, а в охладителе выполнена полость, увеличивающая этот объем до величины, способной выдерживать однократные импуль сь1 повышенного давления ионизированных газов. 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Возбудитель тиристорный BTU-320, 78. З.0000 ТО (изготовитель - промышЛенно-техническое предприятие Уралцветмет). . 2.Секции СУВ-800Э и СУВР-500Э 78..0000 ТО (изготовитель - тот же). 3.Ковалев Ф. И. Полупроводниковые выпрямители. М., Энергия, 1978, с. 316. k. Тиристоры серии Т. Технические условия ТУ16 529.793-73, п. 1.38, с. 11а.

Г пооернуто