[发明专利]大功率整流器用硅元件固有阻抗自动均流法

说明书

本发明涉及对大功率硅元件整流器中硅元件并联均流问题的改进，属电力变换系统。

在上万安培的大功率整流器中，大功率硅元件(二极管或晶闸管)的并联均流问题始终是一个技术难题。随着大功率整流器的普遍使用，解决这一技术难题具有重大的实际意义。常规的解决方法如图1、图2所示。图1是串联电感的方法(以三只硅元件并联为例)，这种方法对并联硅元件的参数一致性要求不十分严格，均流效果也比较好，但均流电抗器的铁芯笨重，线圈绕制不便，在并联支路很多时线路配置极其复杂，制造成本昂贵，维护也极其不方便，因此这种方法在实际中很少采用。图2是将硅元件直接并联的方法，这种方法直接把硅元件并联安装在水冷母线上，或直接封装于一个特制结构中。这种方法的结构相对简单一些，制作费用也比较低，实际中采用这种方法比较普遍，但自整流变压器低压出线至水冷母线间的交流联接母线L1所产生的固有阻抗压降根本没有利用，只能靠快速熔断器和硅元件导通时所产生的阻抗压降进行自动均流，对硅元件相关参数一致性的要求极其严格，只要并联硅元件相关参数稍有偏差即产生很大的不平衡电流，用户的备品备件比较困难，同时该结构和大容量快速熔断器配合安装时不太方便。

本发明的目的是提出一种大功率整流器用硅元件固有阻抗自动均流法。

在大功率整流器中，自整流变压器低压出线至硅元件之间的交流联接母线的长度都大于一千毫米，其中的阻抗压降(包括交流阻抗压降和直流阻抗压降)在硅元件导通时是必然存在的且其峰值大于1.0伏。本发明就是利用这一阻抗压降来使并联硅元件达到更好自动均流的目的。其具体方法是：按并联硅元件的数目，将自整流变压器低压出线至硅元件之间大截面的一根交流联接母线，在总截面不变的条件下平均分成相应的若干根小截面交流联接母线，每根交流联接母线的截面和长度都相等，并独立地各自同一只硅元件(包括串联其中的快速熔断器)相联；硅元件导通时必然要产生相应的阻抗压降(交流阻抗压降占主要部分)阻抗压降有使与之并联的硅元件导通及导通电流一致的趋向性，这样能使每个硅元件支路的总阻抗压降保持一致(总阻抗压降包括交流联接母线阻抗压降和硅元件自身导通时所产生的压降)；由于硅元件的通态峰压降一般在1.2伏以上，只要硅元件之间的通态峰值压降之差不大于0.4伏即可，挑选满足该项参数的硅元件比较容易，对其它参数不作要求，并联硅元件的自动均流程度可以达到百分之八十以上。

本发明虽然整流线路的加工工作量稍微大一些，但是具有以下优点：

1、充分利用交流联接母线阻抗压降和硅元件导通压降进行自动均流，均流效果好。

2、结构简洁，几乎不增加有色金属用量，线路维护方便。

3、不产生任何附加损耗，高效节能。

4、对并联硅元件不作参数一致性要求，硅元件选择和备品备件方便。

5、由于均流效果好，便于同快速熔断器配合，更有效地保护硅元件。

6、便于多只硅元件并联，容易制作成单机组大容量整流器。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

附图1为已有技术串联电感法的联线图。图2为已有技术直接并联法的联线图。图3为本发明的大功率硅元件固有阻抗压降自动均流法联线图。(为简化图面，图中只画出部分支路，其它支路与此相同；此图以双反星形整流电路为例，对桥式电路同样适用。)图中：1整流变压器，2整流变压器低压出线，3交流联接母线，4水冷母线，5快速熔断器，6水冷散热器，7硅元件，8整流器框架，9均流电抗器。

实施例：

本发明人就图2和图3中的方法进行对比，有关共同参数如下：

1、整流电流为15000安培，整流电压为150伏；

2、交流联接母线长度为1500毫米，材质为冷轧紫铜板；

3、提供三只晶闸管KP3000A/600V，通态峰值压降分别为1.80伏、1.90伏、2.20伏作为对比试验选用；

4、快速熔断器为RSF5-3600A；

5、六脉波双反星形整流电路。

按图2中的方法，实测相关数据如下：

1、先选择两只通态峰值压降分别为1.80伏和1.90伏的晶闸管接入电路，实测电流有效值分别为1660安培和1090安培，电流均衡度为66％；

2、交流联接母线L1上所产生的阻抗压降有效值为0.75伏，即峰值压降为1.50伏；交流联接母线截面积为3000平方毫米；

3、快速熔断器侧的水冷母线和晶闸管侧的水冷母线间的峰值压降为1.62伏；