Модуль силовой электропреобразовательной установки

 

Использование: в мощных преобразователях электроэнергии с последовательным соединением тиристоров или диодов. Сущность изобретения: в модуле, содержащем последовательно соединенные полупроводники с таблеточными охладителями, диск каждого охладителя снабжен радиальными элементами, занимающими всю высоту модуля в кожухе, причем место крепления радиального элемента к диску охладителя зависит от местоположения этого охладителя в модуле. На внутренней поверхности кожуха выподнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин , высота которых равна высоте кожуха, а угол, образованный соседними радиальными элементами, равен а - 360° (т п), где т - число радиальных пластин; п - число охладителей в блоке. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 1 25/00, 23/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

:r=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902137/07 (22) 14.01.91 (46) 23.10.92. Бюл. N. 39 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта и Рижский технический университет (72) В. M. Антюхин, Г. В. Лаужа, В. Я. Узарс, В. П. Феоктистов, О. Г. Чаусов и Ю. Ю; Чуверин (56) Патент США N 3004196, кл. 317-234, 1961.

Авторское свидетельство СССР

N 1457018, кл. Н 01 L 25/00, 1987, (54) МОДУЛЬ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ (57) Использование: в мощных преобразователях электроэнергии с последовательным

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а точнее к модулям с силовыми полупроводниковыми приборами таблеточного исполнения, соединенными последовательно и снабженными охладителями с воздушным обдувом.

Известен модуль, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, расположенные соосно и чередуемые с охладителями, общие для всех приборов, прижимное приспособление и цилиндрический кожух, одновременно служащий воздуховодом. причем полупроводники с охладителями расположены по оси кожуха, который своими фланцами подключен к воздушному каналу с вентилятором(1).

Недостаток этого модуля связан с недостаточной эффективностью его охлаждения из-за трудности продува охлаждающего воздуха через поперечно расположенные, Я2,, 1771007 А1 соединением тиристоров или диодов. Сущность изобретения: в модуле, содержащем последовательно соединенные полупроводники с таблеточными охладителями, диск каждого охладителя снабжен радиальными элементами, занимающими всю высоту модуля в кожухе, причем место крепления радиального элемента к диску охладителя зависит от местоположения этого охладителя в модуле. На.внутренней поверхности кожуха выполнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых. равна высоте кожуха, а угол, образованный соседними радиальными элементами, равен а = 360 (m. п), где m— число радиальных пластин; и — число охладителей в блоке, 3 ил, охладители (высокое аэродинамическое сопротивление), а также с неравномерностью охлаждения полупроводниковых приборов по направлению воздушного потокэ.

В качестве прототипа целесообразно принять модуль, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, установленные в прижимном приспособлении соосно и чередуемые с охладителями, выполненными в форм» дисков с радиальными теплорассеивающкми элементами, причем приборы и охлади гели по-,) мещены в цилиндрический кожух из ъ электроизоляционногс материала, образующий канал принудительного возс;ушного охлаждения (2).

Недостатки прототипа связаны с тем, что эффективность охлаждения пол проводниковых приборов зависит от ра<;положения каждого .прибора Ilo отношению к

1771007

30

50

55 душного потока. воздушному потоку в кожухе. т. е: приборы охлаждаются неравномерно, Кроме того, размеры каждого.охладителя по оси модуля ограничены, что тоже снижает эффективность охлаждения и нагрузочную способность модуля.

Цель изобретения — улучшение охлаждения модуля и повышение его нагрузочной способности.

Эта цель достигается за счет того, что радиальные элементы охладителей выполнены в виде прямоугольных металлических пластин, плоскость каждой из которых перпендикулярна плоскости диска, на внутренней поверхности кожуха выполнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых равна высоте кожуха; а угол, образованный соседними радиальными элементами, равен 360"/m п, где m— число радиальных элементов; n — число охладителей в блоке, Существенные отличительные признаки: — радиальные элементы охладителей модуля выполнены в виде прямоугольных пластин, расположенных перпендикулярно плоскости дисков; — торцы пластин всех охладителей модуля находятся вровень с торцами кожуха; — охладители в модуле повернуты так, что пластины равномерно смещены друг от- . носительно друга на угол а= 360О/m п; — наружные края пластин зафиксированы в прорезях с внутренней стороны кожуха, Эти признаки обеспечивают достижение цели изобретения, При проведении патентных исследований и анализе признаков заявляемого модуля с известными модулями сходных и эквивалентных признаков не обнаружено. Следовательно, предло>кение соответствует критерию "существенные отличия" и обладает новизной (см. патентную справку).

На фиг. 1 показан модуль s сборе; на фиг. 2 — охладитель; на фиг. 3 — размещение радиальных элементов на охладителях, Модуль содержит (фиг, 1) силовые полупроводники 1 таблеточного исполнения. установленные соосно и чередуемые с охладителями 2. Полупроводники 1 с охладителями 2 образуют блок, на торцах которого установлены токоотводы 3, причем все указанные элементы 1--3 сжаты по оси ОО усилием 12-16 KH при помощи прижимного приспособления, которое условно показано на фиг. 1 стрел:.ами 4 — по направлению сжимающих сил F.

Каждый охладитель 2 (фиг, 2) содержит металлический диск 5 с плоскими параллельными поверхностями 6 и 7, которые выполняют функции электрических и тепловых контактов по отношению к соприкасающимся с ними плоским поверхностям полупроводников 1. На диске 5 закреплены сваркой плоские радиальные элементы 8 прямоугольной формы с внутреннйм выступом 9, при помощи которого осуществляется крепление каждого элемента 8 к диску 5, Каждый охладитель 2 имеет на своем диске и радиальных элементов 8, взаимно сдвинутых на гол 360 /n. В зависимости от положения охладителя 2 в блоке выбран уровень Н закрепления радиального эле-. мента 8 на диске 5 (см. фиг. 3). Благодаря этому блок с полупроводниками 1 и охладителями 2 в собранном состоянии имеет высоту h, равную высоте радиального элемента 8. При этом соседние радиальные элементы 8 взаимно сдвинуты на угол

G= 360 /m п, где m — число охладителей в блоке (на фиг, 1 m- 4, и= 6, а =15О), Указанный блок помещен в цилиндрический кожух 10, на внутренней поверхности которого предусмотрены продольные пазы 11, в которые входят наружные края радиальных элементов 8, за счет чего обеспечивается их фиксация и исключается возможность взаимного касания.

Модуль работает следующим образом (фиг. 1), В собранном виде полупроводники

1 вместе с охладителями 2 сжаты в прижимном приспособлении 4, что обеспечивает хорошие электрические и тепловые контакты, Через полупроводники 1 при работе модуля протекает ток 500-1200А, что вызывает тепловыделение, Тепло от каждого полупроводника 1 передается дискам 5 соседних охладителей 2, а от каждого диска 5 — его радиальным элементам 8, Направление теплового потока в пластине радиального элемента 8 показано стрелками 12.

С поверхности пластины радиального элемента 8 тепло передается воздушному потоку, продуваемому через кожух 10 как показано стрелками 13, Воздушный поток проходит в промежутки между пластинами

8, равномерно охлаждая все пластины и соответственно все полупроводники 1. Малое аэродинамическое сопротивление воздушного канала обеспечивается отсутствием его изгибов и ламинарным течением. возТехнико-экономическая эффективность изобретения по сравнению с применяемыми модулями на токи 830-1200А обеспечена

177 U07 за счет улучшения охлаждения и увеличения токовой нагрузки на 12 — 16%.

Формула изобретения

Модуль силовой электропреобразова- 5 тельной установки, содержащий силовые полупроводниковые приборы таблеточного исполнения, установленные в прижимном приспособлении соосно и чередуемые с охладителями, выполненными в форме дисков 10 с радиальными теплорассеивающими элементами, причем приборы и охладители помещены в цилиндрический кожух из электроиэоляционного материала, образующий канал принудительного воздушного 15 охлаждения, отличающийся тем, что, с целью улучшения охлаждения модуля и повышения его нагрузочной способности, радиальные элементы охладителей вынолнены в виде прямоугольных металлических пластин, плоскость каждой иэ которых перпендикулярна плоскости диска, на внутренней поверхности кожуха выполнены продольные прорези, в которых зафиксированы наружные края пластин, высота которых равна высоте кожуха, а угол, образуемый соседними радиальными элементами, равен а=360 /m п, где m — число радиальных элементов; и — число охладителей в блоке.

1773007

1771007

Составитель В.Феоктистов

Техред М,Моргентал Корректор А,Козориз

Редактор Т.Куркова

Заказ 3745 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ (:ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101