RU25250U1

RU25250U1 - Силовой высоковольтный блок

Info

Publication number: RU25250U1
Application number: RU2002107573U
Authority: RU
Inventors: М.И. Альтшуллер; В.Н. Кальсин; А.Г. Матисон; Е.А. Мухин; В.Л. Саевич; М.А. Шамис
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2002-09-20

Description

2002107573

liiiiimiviiiiiiiiiiniiiiii

СИЛОВОЙ высоковольтный БЛОК

Предлагаемый силовой высоковольтный блок относится к области электротехники и может быть использован в силовых полупроводниковых устройствах (выпрямителях, инверторах, тиристорных и транзисторных преобразователях и коммутаторах и т. п.) на напряжение более 1 кВ с последовательным соединением силовых полупроводниковых приборов таблеточной конструкции.

Известны силовые полупроводниковые устройства с последовательно соединенными полупроводниковыми приборами 1, такие как модули тиристорных преобразователей электроподвижного состава унифицированные (УМТПЗ) с четырьмя последовательно включенными тиристорами на напряжение до 6000 В, недостатками которых является низкий уровень изоляции силовых цепей относительно корпуса (изоляция должна выдерживать испытательное напряжение 9,5 кВ). В соответствии с ГОСТ изоляция высоковольтных устройств напряжением 6000 В должна выдерживать испытательное напряжение 32 кВ, а при рабочем напряжении 10000 В испытательное напряжение 42 кВ.

Наиболее близким к заявляемому силовому высоковольтному блоку по технической сущности является силовой блок 2 с ЮСТ-приборами в высоковольтном электроприводе ACS-1000 фирмы ABB, взятый в качестве прототипа, состоящий из чередующихся полупроводниковых приборов таблеточной прижимной конструкции и прямоугольных сетчатых охладителей, которые помещаются между изоляторами и сжимаются с необходимым усилием с помощью нажимного устройства, опорных пластин, стянутых крепёжными элементами, а также блоков управления и контроля состояния полупроводниковых приборов.

Z о о - г 1 07 5 7 3

МПК Н 02 М 1/088 МПКН02М 1/10

Недостатками силового блока, взятого за прототип, являются:

-жесткое закрепление силовых блоков в шкафу, что создаёт неудобство и увеличивает трудоёмкость их обслуживания или восстановления после аварии, т.к. для этого затрачивается значительное время;

-технологически сложная сотовая конструкция охладителей;

-сложная конструкция системы охлаждения, наличие воздуховодов внутри шкафа силового полупроводникового преобразователя, т.к. принудительное воздушное охлаждение осуществляется от вентилятора, представляющего собой отдельный блок;

-применение изоляторов из специального дорогостоящего материала. Технический результат - упрощение конструкции силового высоковольтного

блока, а также улучшение условий эксплуатации и обслуживания.

Указанный технический результат достигается тем, что силовой высоковольтный блок, содержащий два полупроводниковых блока, состоящих из полупроводниковых приборов, охладителей, изоляторов, нажимного устройства, крепёжных элементов, опорных пластин, вентиляторы, блоки управления и контроля состояния полупроводниковых приборов, выполнен в каркасе, на боковых стенках которого расположены изоляционные пластины, а изоляторы выполнены с торцевыми дисками, например, металлическими, со строго параллельными торцевыми поверхностями, вентиляторы расположены непосредственно на передней стенке каркаса, охладители выполнены ребристыми со строго параллельными торцевыми поверхностями, каркас выполнен выдвижной конструкции, в центре нижних соприкасающихся поверхностей изолятора и опорной пластины выполнены выемки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что за счет выполнения силового высоковольтного блока на каркасе выдвижного исполнения обеспечивается легкость монтажа и демонтажа в шкафу силового полупроводникового устройства и быстрая замена в случае неисправности, за счёт металлических дисков на

торцах изоляторов со строго параллельными торцевыми цоверхностями, строго параллельных контактных площадок охладителей, выполнения нижних изоляторов и опорных пластин с выемкой в центре исключается возможность выхода из строя полупроводниковых приборов при перекосе столба из-за одностороннего сжатия таблеточной конструкции полупроводникового прибора, за счет более простой формы охладителей и расположения вентиляторов непосредственно в силовом высоковольтном блоке существенно упрощается система охлаждения.

На фиг. 1 приведена схема силового высоковольтного блока, на фиг. 2 приведена конструкция изоляторов, где приняты следующие обозначения:

1- каркас выдвижного исполнения;

2- изоляционные пластины;

3- блок управления и контроля состояния полупроводниковых приборов;

4- вентиляторы;

5- полупроводниковые приборы (ППП);

6- нажимное устройство;

7-верхний изолятор с торцевыми дисками;

8-нижний изолятор с торцевыми дисками;

9- охладители;

10- верхняя опорная пластина;

11- нижняя опорная пластина;

12- крепёжные элементы (например, шпильки);

13- корпусы изоляторов;

14- торцевые диски изоляторов.

Силовой высоковольтный блок (СВБ) выполнен в каркасе 1 выдвижного исполнения. На боковых стенках СВБ расположены изоляционные пластины 2 с установленными на них внутрь каркаса 1 блоками управления и контроля состояния полупроводниковых приборов 3. Вентиляторы 4 для охлаждения полупроводниковых приборов 5 расположены непосредственно в силовом высоковольтном блоке на передней стенке каркаса 1. Полупроводниковые блоки состоят из сжатых с необходимым усилием с помощью нажимного устройства 6 между двух изоляторов 7 и 8 полупроводниковых приборов 5 прижимной таблеточной конструкции, разделенных ребристыми охладителями 9 (например, круглой или квадратной формы). Усилие сжатия воспринимается опорными пластинами 10 и 11, стянутыми крепёжными элементами 12, например, шпильками. Блоки управления и контроля состояния полупроводниковых приборов 3 могут включать в себя RC-цепи, импульсные трансформаторы и делители напряжения.

Расположение вентиляторов 4 в самом СВБ в сочетании с простой формой охладителей 9 позволяет существенно упростить систему охлаждения и исключить необходимость прокладки воздуховодов внутри щкафа, что позволяет облегчить конструкцию.

Торцевые поверхности корпусов изоляторов 13 выполнены в виде металлических дисков 14 со строго параллельными торцевыми поверхностями (фиг. 2) с целью исключения перекосов сжимаемых полупроводниковых приборов 5. Известные полимерные изоляторы не обеспечивают указанных условий из-за своих упругих свойств.

Размещение СВБ в каркасе 1 вьщвижного исполнения облегчает монтаж и обслуживание в случае возникновения неисправности.

В центре нижних соприкасающихся поверхностей изолятора 8 и опорной пластины 11 выполнены выемки, в которые закладывается элемент фиксации, например щарик, для фиксации полупроводниковых блоков в строго вертикальном положении по оси сборки.

Силовые высоковольтные блоки изолированы изоляционными пластинами 2, что повышает надёжность силовых по.1упроводниковых устройств, т.к. практически исключается возможность межфазного короткого замыкания в силовых полупроводниковых устройствах.

Заявляемый силовой высоковольтный блок реализован в устройствах типа УПБВД безударного пуска высоковольтных электродвигателей, которые прошли опытные испытания и планируются к выпуску в 2002 году.

Источники информации:

1.Листок-каталог ЛК 05.30.15-94. Модуль тиристорных преобразователей электроподвижного состава унифицированный (УМТПЗ).

2.Высоковольтные электроприводы серии ACS 1000. Каталог АББ Автоматизация.

Claims

1. Силовой высоковольтный блок, содержащий два полупроводниковых блока, состоящих из полупроводниковых приборов, охладителей, изоляторов, нажимного устройства, крепежных элементов, опорных пластин, вентиляторы, блоки управления и контроля состояния полупроводниковых приборов, отличающийся тем, что силовой высоковольтный блок выполнен в каркасе, на боковых стенках которого расположены изоляционные пластины, а изоляторы выполнены с торцевыми дисками.

2. Силовой высоковольтный блок по п.1, отличающийся тем, что торцы изоляторов выполнены в виде дисков, например, металлических, со строго параллельными торцевыми поверхностями.

3. Силовой высоковольтный блок по п.1, отличающийся тем, что вентиляторы расположены непосредственно на передней стенке каркаса.

4. Силовой высоковольтный блок по п.1, отличающийся тем, что охладители выполнены ребристыми со строго параллельными торцевыми поверхностями.

5. Силовой высоковольтный блок по п.1, отличающийся тем, что каркас выполнен выдвижной конструкции.

6. Силовой высоковольтный блок по п.1, отличающийся тем, что в центре нижних соприкасающихся поверхностей изолятора и опорной пластины выполнены выемки.