[發(fā)明專利]用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103401435A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金超;宋執(zhí)權(quán);傅鵬;張杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H05K7/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及變流器橋臂領(lǐng)域，具體為一種用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

就國內(nèi)而言，在大電流高功率變流領(lǐng)域，同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)變流器因其利用逆并聯(lián)導(dǎo)電排磁場相互抵消作用，從而降低了變流器內(nèi)部及變流器和整流變之間連接排的損耗，提高整流效率，這種結(jié)構(gòu)同時也改善了并聯(lián)晶閘管或二極管的均流。因此，同相逆并聯(lián)橋臂結(jié)構(gòu)在電解、冶煉、氯堿、磁約束核聚變試驗等領(lǐng)域的變流系統(tǒng)被廣泛采用。

隨著變流系統(tǒng)功率和電壓的增加，尤其是該類型的變流系統(tǒng)惡性故障陸續(xù)發(fā)生，這種橋臂結(jié)構(gòu)的弊端也就慢慢體現(xiàn)出來。為了充分利用同相逆并聯(lián)橋臂和連接排的磁場抵消作用，同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)的橋臂和連接排之間的距離很近，一旦發(fā)生短路故障，逆并聯(lián)橋臂和逆并聯(lián)排之間的電動力很大，往往會造成變流設(shè)備的嚴(yán)重損壞。同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)的橋臂結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)的冷卻水路也將變得十分復(fù)雜。這都會導(dǎo)致安裝和維護成本的增加，而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)同樣也會增大故障的風(fēng)險。

在國外，部分變流系統(tǒng)采用同軸對稱式橋臂結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也部分采用磁場抵消的方法改善和優(yōu)化變流器內(nèi)部的磁場分布，進而降低系統(tǒng)損耗和改善均流；而且也克服晶閘管管壓降過高的問題。但是，這種結(jié)構(gòu)中，同軸分布的交流排和直流排之間的絕緣問題，也極大限制了這種結(jié)構(gòu)在高電壓變流系統(tǒng)中的應(yīng)用。況且這種結(jié)構(gòu)還會帶來晶閘管散熱不充分的問題，從而可能會導(dǎo)致晶閘管降低參數(shù)使用，這也會引起變流器制造成本的增加。

非同相逆并聯(lián)橋臂結(jié)構(gòu)是符合經(jīng)典理論且各方面性能都比較均衡結(jié)構(gòu)。非同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)克服了同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)故障時，災(zāi)難性電動力的破壞，同時大大簡化了變流器主回路及其冷卻水路的結(jié)構(gòu)。非同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)的管壓降僅為同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)管壓降的一半。況且，非同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)的絕緣和晶閘管冷卻方式也都明顯比同軸對稱式結(jié)構(gòu)更優(yōu)。

但是，隨著并聯(lián)晶閘管（或二極管）數(shù)目的增加，變流器橋臂的均流效果都會變差。因此解決晶閘管均流問題，也是高功率大電流變流系統(tǒng)無法回避的問題。橋臂的均流效果直接影響著大電流變流系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和成本。從大量的工業(yè)應(yīng)用中，不少的資料和文獻也定性的總結(jié)出影響橋臂均流的因素，但是，這些定性結(jié)論，在工程應(yīng)用中仍然難以解決實際的均流問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)條件下，變流器橋臂均流問題難以解決的問題

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括長邊相互平行、并保持適當(dāng)間隙的兩個水冷鋁合金制匯流排，其中一個匯流排為半導(dǎo)體元件匯流排，另一個匯流排為快速熔斷器匯流排，所述半導(dǎo)體元件匯流排上的兩個安裝面上，沿與匯流排長邊平行的直線一字排列地安裝多個半導(dǎo)體元件，快速熔斷器匯流排上的兩個安裝面上，沿與匯流排長邊平行的直線一字排列地安裝多個快速熔斷器，兩匯流排上的半導(dǎo)體元件、快速熔斷器位置一一對應(yīng)，對應(yīng)的半導(dǎo)體元件與快速熔斷器之間通過截面積和長度均可調(diào)的連接導(dǎo)體串聯(lián)，由半導(dǎo)體元件、快速熔斷器和連接導(dǎo)體構(gòu)成的多路并聯(lián)支路連通半導(dǎo)體匯流排和快速熔斷器匯流排。

所述的用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述匯流排的截面為正方形或長方形，匯流排的截面尺寸根據(jù)要求的橋臂載流密度和電磁結(jié)構(gòu)分析確定，兩并行設(shè)置的匯流排各自兩端至少有相同方向的一端為非對齊的，其中快速熔斷器匯流排一端超出半導(dǎo)體元件匯流排相同方向的一端，半導(dǎo)體元件匯流排另一端超出快速熔斷器匯流排相同方向的另一端或與快速熔斷器匯流排相同方向的另一端對齊，兩并行設(shè)置的匯流排之間間距在絕緣允許的條件下做到最小。

所述的用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)，其特征在于：兩根匯流排各有兩個安裝面，分別進行半導(dǎo)體元件和快速熔斷器的安裝，通過連接導(dǎo)體串聯(lián)的半導(dǎo)體元件和快速熔斷器之間的中心連線與兩匯流排長邊方向垂直，相鄰的半導(dǎo)體元件和相鄰的快速熔斷器分別在各自匯流排上等間距沿一字排列，且半導(dǎo)體元件之間間距與快速熔斷器之間間距相等，半導(dǎo)體元件之間間距與快速熔斷器之間間距在安裝和維護方便的條件下做到最小。

所述的用于變流器的非同相逆并聯(lián)水冷鋁合金制均流橋臂結(jié)構(gòu)，其特征在于：通過將連接導(dǎo)體中間成型為拱起的方式，以增加連接導(dǎo)體的長度，通過調(diào)整多個連接導(dǎo)體的不同拱起高度獲得多個不同長度的連接導(dǎo)體，使不同長度的連接導(dǎo)體具有不同的電感。