Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Рис. 36. Конструкция тиристорного блока на двенадцать тиристоров по схеме рис. 35;

/-охладитель типа F; 2 -соединение охладителей; i -прижимное устройство 351-4- таблеточный тиристор Т967 -800; .5 - панель цепей управления (на каждую пар\ тиристоров) J f.

позволяет ПОЛНОСТЬЮ использовать по току таблеточные приборы с максимальными параметрами.

Остроумное решение трехфазного мостового диодного выпрямителя с таблеточными приборами в компактном исполнении показано на рис. 37. В корпусе охладителя 1, который одновременно служит отрицательным выводом выпрямителя, установлены три столба из таблеточных диодов. В каждом столбе имеются: диод отрицательной группы 2; диод положительной группы 3; изолирующий диод 4.

Между диодами положительной и отрицательной групп установлены припаянные мягким припоем пружинные контакты 5, служащие токоподводом переменного тока. Положительным

GZ 61

Н h

о--о

A1KZM

Рис. 37. Схематическое изображение специального блока фирмы Bosch (ФРГ) на девять таблеточных приборов

Рис. 38. Обычная схема двухтиристорного интегрального силового полупроводникового модуля

ВЫВОДОМ выпрямителя служит сборная шина 6, снабженная компенсационными петлями. Шина также припаяна к диодам. Изолирующие диоды 4 отделяют положительный вывод от корпуса охладителя и одновременно выполняют функцию трех соединенных параллельно шунтирующих диодов. Кроме того, они отводят тепло диодов положительной группы в корпус охладителя. Пружинные контакты 5 создают в каждом столбце необходимое усилие сжатия.

В случае, если отрицательный вывод не должен соединяться с корпусом охладителя, в каждый столбец над диодом 2 устанавливается четвертый диод, направленный катодом к корпусу. Между диодами 2 и дополнительными изолирующими диодами устанавливается отрицательная сборная шина. Верхние и нижние диоды образуют шунтирующую диодную группу выпрямителя. Это решение запатентовано фирмой Basch (ФРГ) и предназначено для выпрямителей автомобильных генераторов.

3.1.2. Блоки интегральных силовых полупроводниковых модулей. Из диодных и тиристорных модулей, которые обычно имеют схему внутренних соединений, показанную на рис. 38, можно составить любые блоки, образующие однофазные или многофазные мосты и другие схемы.

Из тиристорных модулей просто составляются и реверсивные мостовые выпрямители. Оба встречно-параллельных моста имеют в них по три двухтиристорных модуля, которые могут быть размещены на общем охладителе или группе охладителей, соединенных с корпусом преобразователя, т. е. заземленных.

Модули можно размещать в блоках различными способами. На рис. 39 показаны четыре возможных случая взаимного размещения и соединения модулей.

На рис. 39, а все шесть модулей расположёны рядом. Аноды

liiS

и V w

и V w

Рис. 39. Схемы размещения в блоке шести силовых полупроводниковых модулей

трех первых модулей соединены с катодами второй тройки, и наоборот. Трехфазный токоподвод расположен снизу, выводы постоянного тока идут в боковую сторону. При такой схеме работает или правая, или левая тройка модулей, т. е. потери сосредоточиваются при определенной полярности выходного напряжения в трех модулях, расположенных рядом. С точки зрения теплового использования такое решение невыгодно. Оно целесообразно только в случае, если полярность выходного напряжения чередуется через интервалы времени, существенно меньшие тепловой постоянной времени охладителей при данном способе охлаждения. Достоинством такого решения является то, что оба вывода постоянного тока могут быть выведены на любую сторону блока.

На рис. 39,6 модули расположены так же, как и в предыдущем случае, но они соединены так, что тиристоры каждого модуля включены встречно-параллельно. Это означает, что при любой полярности выходного напряжения одинаково загружены все модули, так как ток течет через один элемент модуля. Такое соединение модулей очень легко выполнить с помощью сборного токоподвода в виде пластины с шестью отверстиями. Один вывод здесь направлен в левую сторону, а другой в правую сторону от блока. Выводы переменного тока расположены так же, как и в предыдущем случае. Достоинством этой схемы является хорошее использование всех модулей, равномерное распределение тепла по всей системе охлаждения при любом характере нагрузки обоих мостов. Недостатком схемы является расположение выводов постоянного тока с противоположных сторон блока.

Схема рис. 39, в является модификацией схемы рис. 39,6. Здесь две тройки модулей расположены одна над другой.

Рис.40. Блок с щестБЮ модулями, размещенными согласно рис. 85, г: /-охладитель; 2 - модуль; J-трансформатор тока; 4 - импульсный трансформатор

Охлаждающий канал при этом удлиняется и суживается, что может быть более выгодно с точки зрения компоновки с вентилятором и лучшего использования охлаждающего воздуха. Выводы постоянного и переменного тока могут быть выведены без осложнений на любую сторону блока.

На рис. 39, г показано расположение модулей, при котором выводы переменного тока всех модулей расположены на одной

прямой. Такое расположение позволяет вывести все выводы постоянного и переменного тока на верхнюю сторону блока. Реализовать это удобнее всего на одном охладителе. Пример блока с таким расположением модулей показан на рис. 40. Ребра алюминиевого охладителя 1 направлены в этом блоке как назад, так и вперед. Передние ребра короче задних, и между ними имеется свободная площадка для установки модулей 2. Выводы переменного и постоянного тока выполнены в виде щин, расположенных приблизительно в одной плоскости. Некоторые выводы имеют изоляцию (на рис. 40 изоляция заштрихована сеткой). На двух шинах питания надеты трансформаторы тока 3, которые необходимы практически в любом преобразователе для измерения тока и защиты. На верхней части блока расположены шесть миниатюрных импульсных трансформаторов 4 для передачи управляющих импульсов от цепей управления к тиристорам. С точки зрения конструкции заслуживает внимания то, что для подсоединения импульсных трансформаторов через тонкие провода диаметром менее 0,5 мм на катодных шинах предусмотрены специальные лепестки, а также то, что все винты имеют крестообразные шлицы, что значительно облегчает и ускоряет сборку (особенно механизированную). Блок, показанный на рис. 40, запатентован фирмой Brown - Boweri (ФРГ, Маннгейм).

В блоках модулей всегда используется принудительное воздушное или даже жидкостное охлаждение. Охладитель или группа охладителей должны образовывать канал для хладоно-сителей, чтобы эффективность охлаждения была оптимальной. Охлаждение наиболее эффективно тогда, когда хладоноситель подходит как можно ближе к источнику тепла, т. е. наиболее нагретым местам. В модулях сильнее всего нагреваются основание и оболочка, поэтому хладоноситель, охлаждающий непосредственно поверхность модуля, используется наиболее эффективно.

Модули можно установить на охладителе поперек воздушного потока (рис. 41) или вдоль его. Если воздух проходит только по каналам охладителя, имеющего одностороннее оребрение, между этими двумя способами установки нет существенного различия. При продольной установке модулей на охладителе с двухсторонним оребрением очень выгодно выполнить воздушный канал так, чтобы воздух проходил и около поверхности модуля. Чехословацкое предприятие ZTS EVU выпускает одномодульные охладители для продольного прохождения воздуха, охлаждающего непосредственно основание и стенки модуля.

Фирмой AEG (ФРГ) освоен трехмодульный блок со специальным охладителем. Профиль охладителя для этого блока

Рис. 41. Схема шестимодульного блока с поперечным расположением модулей: / охладитель; 2 -модуль; 3 - шина; 4 вентилятор

134-

Рис. 42. Разрез охладителя для трех модулей с продольным размещением их рядом друг с другом

показан на рис. 42. Преимущество этого охладителя состоит в гом, что при любой его длине весь воздух, который войдет в закрытую часть охладителя, удерживается в каналах и не выталкивается из них наружу. Этим достигается отличная эффективность охладителя. Однако такой охладитель с частично закрытым профилем сложен в изготовлении, и его могут вьщускать только специализированные предприятия по выпуску алюминиевых профилей.

Модульный блок, выпускаемый фирмой Semikron (ФРГ), представляет собой диодный выпрямитель и инвертор на одном радиаторе. Это комплектный преобразователь частоты с цепями коммутации, в котором отсутствует только трансформаторное оборудование.

Трехмодульный блок со специальным охладителем, пригодным для. модулей различной величины, с двумя парами Т-образных пазов изготовлен фирмой Semikron.

Чехословацким предприятием ZTS EVLI. были разработаны два модульных блока. На рис. 43 показан модульный блок на гребенчатом охладителе из профиля чехословацкого предприятия ZSNP (г. Жиар-над-Гроном). Особенностью этого блока является тепловая развязка между модулем и предохранителем, выполненная в виде петли из тонкой медной шины 2. Эта петля была использована вместо предусмотренной вначале прямой короткой соединительной шины для того.