专利名称：开放式晶闸管积木结构单元的变流装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于晶闸管变流应用技术领域，特别是提供了一种开放式晶闸管积木
结构单元的变流装置，自成冷却风道的开放式晶闸管积木结构单元的变流装置。适用于用晶闸管做变流器件的直流和交-交变频调速传动系统使用，在直流调速控制系统中，该晶
闸管积木结构单元通过采用单元数量不同就可以完成单象限、双象限及四象限运行特性；在交_交变频调速系统可以通过对6个晶闸管积木结构单元的使用，完成交_交变频调速的功率变换功能。
背景技术：
在近代晶闸管变流技术中，多数方式就是把晶闸管、散热器、绝缘垫块组成一个晶闸管单元体，通常称之为晶闸管功率单元，然后将若干个单元体，按一定方式排列安装在从电气角度是相互绝缘的风道结构的柜体中，单元所用的风道结构同风机和集风箱共同组成晶闸管的强迫风冷系统。 一般来说，一个晶闸管单元体是由两片散热器夹一支晶闸管元件，在直接反并联方式中可同时夹"正"和"反"两个晶闸管元件，两片散热器是靠两支带有绝缘要求的螺栓将晶闸管夹紧。而安装晶闸管功率单元的风道，则是大部分采用绝缘板将柜体内空间从左到右分割成三列垂直但相互绝缘的空间，从上至下由通过具有绝缘能力的横梁，将每列空间分成相互绝缘的二行或四行就完成了安装晶闸管单元的风道结构，每一个独立空间则正好安装一个晶闸管功率单元，这样将晶闸管单元安装到这些相互绝缘的格子中后，就可以发现每列中每个晶闸管功率单元散热器某个几何位置相同的散热器翅片同相邻的那个翅片之间形成一个自下而上的可以通风的空间，这就是专业术语所称的串联风道结构。无论风机安装在柜体的顶部抽风还是安装在柜体的底部吹风，则由于晶闸管功率单元在同一列风道中是自下而上的排列方式，柜体上部的晶闸管功率单元，必然受到下部晶闸管功率单元所散出热量的影B向，使得上下晶闸管功率单元冷却效果不均匀，从而影响晶
闸管电流能力的最佳使用。另外可以看出，由于该结构在一个柜体中需要形成6-12个体积同晶闸管功率单元相近的又相互绝缘的格子，不但增加了柜体内安装的零件，而且这些零件只能在柜体空间内进行安装，操作十分不便。从晶闸管功率单元来说，当晶闸管元件损坏时，只能将整体的晶闸管功率单元拆下，才能完成晶闸管元件的更换，安装和维修十分不便。中国专利ZL01264221.5公开了一种晶闸管串联装置，虽然也是由晶闸管、散热器、绝缘垫块、压块、风机、风道、集风器、快速熔断器、母排和柜体所组成，其一，由于其散热器结构的原因每个晶闸管串组单元必须采用四套螺杆、螺母才能将晶闸管压紧，为此，每柜中三套这样的晶闸管串组单元，需要增加相当多的结构件；其二，由于其散热器结构原因，散热器不能单独形成风道，所以在柜内将增加由铅垂设置的绝缘板只能作为风道的前板，还需增加两侧绝缘板、后板和底板才能形成一个整体风道，去同集风器相连接，这样结构同样增加了强迫风冷的结构件。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种开放式晶闸管积木结构单元的变流装置，是采用最少的结构件和合理的晶闸管散热，来实现直流调速的单象限、双象限及四象限运行特性和完成交_交变频调速的功率变换功能。无论从晶闸管合理散热、最少结构件可降低造价和安装维修简单均实现晶闸管的最有效使用。 本实用新型包括两个直立晶闸管积木结构单元组(A和B)，在柜体内直立安装一个或两个开放式晶闸管积木结构单元组和配套器件；单元组中晶闸管是被安装两组散热器之间，散热器同支撑板之间有绝缘垫块，顶上螺丝通过压紧垫块压紧在绝缘垫块上，在柜体上设有带有过滤器的进风口 ，安装在柜体底部的风机、集风器、风量分配板与各个单散热器、双散热器形成的风道连接，形成强迫并联风冷系统；在晶闸管积木结构单元组中的单散热器采用一块挤压成型的散热器部件和一块平板焊接而成，双散热器是采用一块平板和两块挤压成型的散热器部件焊接而成；双散热器上下平面是晶闸管的夹紧平面，单散热器、双散热器为四周封闭、内部具有沿冷却风的流动方向排列成齿状风道。 开放式晶闸管积木结构的功率单元在柜内安装是可以单列和双列，并和单元组对应的冷却结构是积木拼装组合，所以在总装时对柜体没有特定要求，在选择柜体时只需考虑整体安装需要的空间尺寸和固定强度即可。 本实用新型所述的晶闸管积木结构单元由晶闸管、双散热器、单散热器、上绝缘垫
块、压力测头、上支撑板、下绝缘垫块、下支撑板、顶上螺栓、整流单元框架构成。 正是由于散热器自成风道，形成晶闸管附近冷却风道没有其他辅助加工件，所以
在一个整流单元框架中，采用上下支撑板之间直列式排列了晶闸管元件6只、单散热器2
个、双散热器5个、压力测头1个，在底部采用螺栓向上加力，使晶闸管夹装力达到要求的标
准，很明显，散热器和晶闸管的直列组合完全是积木方式形成的顶上夹装开放式结构。 本实用新型所述的配套器件包括快速熔断器、侧定位板、端定位板、交流母排、直
流母排、风机、风量分配板和集风箱、压力检测电路、风速检测元件及风速检测电路；并构成
变流装置。由于单、双散热器自成冷却风道，又同风量分配板、风机、集风箱和风速检测电路
和风速检测元件，共同构成达到为晶闸管器件实现强迫风冷系统。直流母排为两根，从直流
整流角度一根是带有正电位，另一根带有负电位。 晶闸管积木结构单元中在其它结构件不变的条件下，该单元可以组装四英寸或3英寸晶闸管，只要通过单元中压力测头来控制夹紧力的不同即可实现，同时由于通过晶闸管电流大小不同产生的热量不同，这样长期使金属结构件的热胀冷縮，造成金属疲劳变形，使单元夹装压力下降，将影响晶闸管的正常工作和使用，这一点完全可以通过压力测头监控或调整夹紧力，即可保证晶闸管的正常使用。 当根据要求在柜体内安装两个开放式晶闸管积木结构单元时，由于晶闸管积木结构单元自成风道，集风箱、风速检测元件、风速检测电路、风机、风量分配板都是可独立拼装的积木结构，所以在该情况下，采用两台风机、两个集风箱、12块风量分配板、两个风速检测元件和两个风速检测电路，分别对两台晶闸管积木结构单元组成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。[0011] 在集风箱中安装有风速检测的元件，柜内安装了风速检测电路，不仅该风速检测电路也是独立拼装的积木结构，而且解决了近代晶闸管变流技术中强迫风冷的风速保护不能定量调节的缺陷，对于获得晶闸管最大变流功能是至关重要的。[0012] 本实用新型主要具有下列优点首先由于晶闸管散热器自成风道，同集风器和风机以积木形式组成晶闸管变流装置的强迫风冷系统，经过集风箱中的风量分配板作用，可以实现每个晶闸管散热器风道进风是均匀的同温度冷风，并且实现在晶闸管散热器出口获得相同的出口风速，不仅实现各晶闸管的并联冷却，使得晶闸管散热均匀，再加上配置了风速检测电路，可定量确认强迫风冷的风速，更可获得最大的晶闸管变流能力。另外由于该结构中装有晶闸管压紧力的检测，并随时可以监控晶闸管压紧力的变化，以保证晶闸管始终处于合理的压紧力状态，克服了过去由于长期使用，因金属结构件的热胀冷縮产生金属疲劳变形，使晶闸管的压紧力下降，影响晶闸管使用的问题。同时由于开放式结构，6只晶闸管元件只使用一个压力测头，大大降低压力监控的成本。再其次开放式晶闸管积木结构的功率单元在柜内安装是可以单列和双列，并和单元对应的冷却结构是积木拼装组合，使得晶闸管变流系统是开放式的简单结构，不仅降低成本，同时由于压力测头的存在给现场更换晶闸管的安装和维修带来极大的方便。
图1为本实用新型开放式晶闸管积木结构单元的变流装置在柜内组装的结构示意图。其中，上支撑板1、压力测头2、上绝缘块3、熔断器4、晶闸管5、双散热器6、单散热器16、单元框架7、下绝缘块8、下支撑板9、顶上螺栓10、风机11、交流母排12、直流母排13、侧定位板14、端定位板15、连接母排17、支母排18、19、20、风速检测电路21、脉冲触发电路板22、压力检测电路23、风速检测元件24 ;f 1为集风箱、f3为风量分配板、A为单元组A、 B为B单元组B。 图2为图1的右示图。 图3为开放式晶闸管积木结构单元的变流装置中的单散热器风道的示意图。[0016] 图4为开放式晶闸管积木结构单元的变流装置中的双散热器风道的示意图。
具体实施方式图1 4为本实用新型的一种具体实施方式
。 本实用新型为大功率直流调速的中反并联三相晶闸管全桥变流柜，包括两个直立晶闸管积木结构单元组A和B，每单元组是采用一个在整流单元框架7中，采用上下支撑板1和下支撑板9之间直列式排列了一个压力测头2、绝缘垫块3和绝缘垫块8、六只晶闸管元件5、两个单散热器16、5个双散热器6，在底部采用顶上螺栓10向上加力，并经过绝缘垫块和散热器的力传递，使每只晶闸管夹装力达到要求的标准。同时配套的集风箱fl、风机11、风量分配板f3都是可独立拼装的积木结构，所以在该柜中，采用两台风机11、两个集风箱fl和安装在每个集风箱中风速检测元件24、 12块风量分配板f3分别对两台晶闸管积木结构单元组成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。在柜体中间配置的三根三相交流进线母排12，分别同连接六只熔断器4的连接母排17相连，六只熔断器4的另一端经六根支母排18分别同晶闸管积木结构单元A和B中的自上而下排列在单数位置的三个双散热器6相连接；四根直流出线的支母排19的一端分别同晶闸管积木结构单元A和B中的上部和下部位置的单散热器16相连接，另外4根直流出线的支母排19 一端分别同晶闸管积木结构单元组A和B中自上而下排列在双数位置的两个双散热器6)相连接；晶闸管积木结构单元组A的连接2根支母排19和2根支母排20的另一端同正电位的直流输出母排13相连，晶闸管积木结构单元组B的连接2根支母排19和2根支母排20的另一端同负电位的直流输出母排13相连。在柜中又安装了风速检测电路21、压力测头的二次检测电路23和晶闸管脉冲触发单元板22，这样就形成了反并联三相晶闸管全桥变流柜，实现直流调速的四象限运行功能。 晶闸管积木结构单元工作时，冷风从风机11入口进入，从单/双散热器吹出，热风从柜体前部散出。当晶闸管损坏时，只要把顶上压紧螺丝松开，损坏晶闸管下部散热器向下移动一小段距离，即可方便地更换晶闸管。
权利要求一种开放式晶闸管积木结构单元的变流装置，包括直立晶闸管积木结构单元组，其特征在于，在柜体内直立安装一个或两个开放式晶闸管积木结构单元组和配套器件；单元组中晶闸管是被安装在两组散热器之间，散热器同支撑板之间有绝缘垫块，顶上螺丝通过压紧垫块压紧在绝缘垫块上，在柜体上设有带有过滤器的进风口，安装在柜体底部的风机、集风器、风量分配板与各个单散热器、双散热器形成的风道连接，形成强迫并联风冷系统；在晶闸管积木结构单元组中的单散热器(16)采用一块挤压成型的散热器部件和一块平板焊接而成，双散热器(6)是采用一块平板和两块挤压成型的散热器部件焊接而成；双散热器(6)上下平面是晶闸管的夹紧平面，单散热器、双散热器为四周封闭、内部具有沿冷却风的流动方向排列成齿状风道。
2. 根据权利要求1所述的变流装置，其特征在于所述的开放式晶闸管积木结构的功率单元在柜内安装为单列或双列，并和单元组对应的冷却结构是积木拼装组合。
3. 根据权利要求1所述的变流装置，其特征在于所述的晶闸管积木结构单元由晶闸管(5)、双散热器(6)、单散热器(16)、上绝缘垫块(3)、压力测头(2)、上支撑板(1)、下绝缘垫块(8)、下支撑板(9)、顶上螺栓(10)、整流单元框架(7)构成；上支撑板(1)和下支撑板(9)之间直列式排列了 6只晶闸管元件、2个单散热器、4个双散热器、1个压力测头。
4. 根据权利要求1所述的变流装置，其特征在于所述的配套器件包括快速熔断器(4)、侧定位板(14)、端定位板(15)、交流母排(12)、直流母排(13)、风机(11)、风量分配板(f3)和集风箱(fl)、脉冲触发板(22)、压力检测电路(23);风速检测电路(21)和风速检测元件(24);直流母排(13)为两根，从直流整流角度一根是带有正电位，另一根带有负电位。
5. 根据权利要求1所述的变流装置，其特征在于当根据要求在柜体内安装两个开放式晶闸管积木结构单元时，集风箱(fl)、风速检测电路(21)和风速检测元件(24)、风机(11)、风量分配板(f3)都是独立拼装的积木结构，采用两台风机(11)、两个集风箱(fl)、12块风量分配板(f3)分别对两台晶闸管积木结构单元组成两个并列但又相互独立的强迫风冷系统。
6. 根据权利要求5所述的变流装置，其特征在于在集风箱(fl)中安装有风速检测的元件(24)，柜内安装了风速检测电路(21)，
7. 根据权利要求1所述的变流装置，其特征在于所述的直立晶闸管积木结构单元组中有5个双散热器。
专利摘要一种开放式晶闸管积木结构单元的变流装置，属于晶闸管变流应用技术领域。在柜体内直立安装一个或两个开放式晶闸管积木结构单元组和配套器件；在晶闸管积木结构单元组中的单散热器(16)和双散热器(6)是分别采用由一块挤压成型的铝质散热器和铝质平板和两块挤压成型的铝质散热器焊接而成，双散热器(6)上下平面是晶闸管的夹紧平面，散热器为四周封闭、内部具有沿冷却风的流动方向排列成齿状风道。本实用新型的优点在于，在柜内可以选用单串、双串和配套器件。将易于实现晶闸管三相全控、并联三相全控桥、反并联三相全控桥式的各种强迫风冷的晶闸管变流系统。
文档编号H01L23/36GK201466977SQ20092010787
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者丁小雷, 刘宇, 刘建鑫, 杜沧, 王浩, 申祥源, 马可勤 申请人:北京钢研新冶电气股份有限公司