一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件的制作方法
【专利摘要】一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件。包括壳体，壳体内设有隔板将其分为三个相互独立的空间，分别放置触发保护单元、可控硅单元、均压吸收单元，本实用新型将触发、保护，均压、吸收的电器元件与反并联可控硅串联装置集合在一个用绝缘材料制作的箱体内，形成独立的、功能完善的双向可控硅串联功率组件，将脉冲信号的传递、可控硅保护电路做在同一块触发板上，再用高压电线将各层触发板上的同相位的触发线圈穿在一起，解决了高低压信号传递接口问题和串连可控硅触发的同步问题，同时使控制电路也大大简化，使可控硅器件得到了保护，缩小中高压固态软起动柜的体积，提高了产品安全性和实用性。
【专利说明】—种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种中高压固态软起动柜的功率单元，特别涉及一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件。
【背景技术】
[0002]中高压固态软起动柜于本世纪初在国内兴起，它是中高压交流电动机起动时使用的专用设备，它的功效是减小起动电流，缩减供电设施的投资，同时软起动也可延长电动机及其负载的使用寿命。
[0003]所谓固态软起动器，特指使用可控硅(晶闸管)作为功率元器件的软起动器，工作原理参见图1，图1中R/S/T为主回路进线电源，U/V/W为主回路出线。进线与出线之间的SCR即为可控硅，可控硅在电路中的作用是控制电动机起动电流的大小。图中JC是真空接触器，它的作用是起动过程完毕后闭合，使主回路电源直送电动机，电动机进入运行状态。
[0004]3-10kV中高压固态软起动柜内主要包括可控硅(晶闸管)阀组件、中高压真空接触器、电流互感器、电压互感器、避雷器及CPU控制器等，参见图2，图2与图1的区别是:在图2中可控硅都是被串联使用的，这是由于单个可控硅耐压有限，中高压回路必须多个串联。
[0005]中高压固态软起动柜前期产品中，可控硅是横向放的，触发、保护、吸收与可控硅串是分离(分立)的，没有形成有集触发、保护、均压吸收于一体的阀组件，即没有模块化。再由于可控硅串没有绝缘壳，而柜内带电体之间或对地都需要有一定安全距离。因此，这种结构需要占用柜内较大的空间，制造出来中高压固态软起动柜宽度是1400mm，其高度2300mm、厚度1500mm和IOkV标准开关柜相同。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，将多个可控硅器件反并联后串连应用，形成同步触发、过压保护、均压吸收为一体的阀组件，缩小了中高压固态软起动柜的体积，提高了安全性，便于安装、更换与维修，具有结构简单、绝缘可靠、性能优越的特点。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0008]一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，包括壳体1，壳体I为上、下端开口的四方腔体结构，壳体I内设有隔板8，将壳体I分为三个相互独立的空间，分别放置触发保护单元2、可控硅单元3、均压吸收单元4。
[0009]所述壳体I采用4_阻燃SMC板或其它绝缘板材。
[0010]所述触发保护单元2包括触发保护板5，安装在隔板8上，将脉冲触发信号的传递电路、可控硅过压保护电路同时设于触发保护板5上。
[0011]所述触发保护单元2中，采用高压电线6将同相位的可控硅触发磁环7穿在一起，使其流过同一个脉冲电流，以达到中高压固态软起动柜中串联可控硅的触发绝对同步。
[0012]所述可控硅单元3包括两个为一组反并联连接的可控硅器件9，两面用散热器10夹紧，同组的两个可控硅器件为参数相同的高压饼状可控硅器件，触发保护单元2的触发保护电路和均压吸收单元4的均压吸收电路分别与反并联的可控硅器件相连接，再进行多
层串联。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]1.将触发、保护、吸收与可控硅一体化，开发出带绝缘壳的可控硅阀组件单元，将可控硅功率组件模块化，缩小了中高压固态软起动柜的体积，使中高压软起动柜产品的宽度缩减为现在市场流行的1000mm。
[0015]2.开发出了带保护的触发板，将脉冲信号的传递、可控硅保护电路做在一块触发板上。
[0016]3.在软起动柜中首创用高压电线将同相位的可控娃触发磁环穿在一起,使其流过同一个脉冲电流，以达到中高压固态软起动柜中串联可控硅的触发绝对同步，同时解决了触发信号传递的高低压接口问题。
[0017]4.用三个可控硅阀组件单元，加必要的控制电路和保护测量器件，即能够普遍用于电动机的3-15kV的中高压固态软起动柜。阀组件在柜中能起到调节电流、电压、功率的作用，不但提高了安全性，而且使安装、维修更加方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术固态软起动柜原理图。
[0019]图2为现有技术中闻压固态软起动柜电气图。
[0020]图3为阀组件壳体结构示意图。
[0021]图4为阀组件结构示意图，其中:图4 Ca)为左视图；图4 (b)为正视图。
[0022]图5为中高压固态软起动柜结构示意图。
[0023]图6为可控硅器件反并联电路图。
[0024]图7为阀组件电气连接图。
[0025]图8为磁环工作原理示意图。
[0026]图9为触发保护板电路原理图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0028]参见图3、图4，一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，包括壳体1，壳体I为上、下端开口的四方腔体结构，采用4mm阻燃SMC板或其它绝缘板材制作，壳体I内设有隔板8，将壳体I分为三个相互独立的空间，分别放置触发保护单元2、可控硅单元3、均压吸收单元4。
[0029]参见图5，将三个阀组件作为中高压固态软起动的核心元件安放在金属制成的封闭的电气柜中，使软起动柜宽度尺寸优化为1000mm。
[0030]参见图6，反并联可控硅连接。左为反向可控硅，A1、K1、G1分别是它的阳极、阴极和控制极；右为正向可控硅，A2、K2、G2分别是它的阳极、阴极和控制极。
[0031]参见图7，可控硅单元3包括两个为一组进行反并联连接的可控硅器件9，被安置在两层散热器10 (—般用铝型材制造)之间，然后多层集合，亦称硅堆。同组的两个可控硅器件为相同参数的高压饼状可控硅器件，触发保护单元2的触发保护电路和均压吸收单元4的均压吸收电路分别与进行反并联的可控硅器件相连接，再进行多层串联。可控硅器件可被设置为多层串联结构，电压高即压的层数多，3kV、6kV、10kV电压分别设置为两层、三层、五层串联结构。
[0032]均压吸收单元4由若干电容、电阻构成，集中安装在一块绝缘板上。均压吸收单元4包括吸收回路，吸收回路为吸收电容C与吸收电阻R串联后并联静态均压电阻Rtl,然后跨接在反并联的可控硅器件两端。
[0033]静态电阻Rtl阻值远远小于可控硅电阻值，所以静态压降按Rtl分配。每层的Rtl —致，被串联可控硅静态电压就一致了。
[0034]每个可控硅的结点电容有差异，使串联回路中的可控硅承受的动态压降有大有小(电压按容抗分配)，不均匀，承受电压大就容易损坏。设置吸收电容C的电容量为可控硅结点电容量的100倍以上，将吸收回路的每层吸收电容C的电容量设为一致，以达到每层可控硅器件承受的动态压降一致。
[0035]参见图7、图8，触发原理。触发保护单元2包括触发保护板5，安装在隔板8上，将脉冲触发信号的传递电路、可控硅过压保护电路同时设于触发保护板5上，采用高压电线6将多个同相位的可控硅触发磁环7穿在一起，使其流过同一个脉冲电流，在每层磁环副线圈中感应的电流相位、幅值相同，用来触发串联的每只可控硅，达到串联的每只可控硅开通、关闭同步。[0036]参见图9，触发电路。磁环副线圈L1、L2 一端分别与反并联可控硅器件的Kl、K2连接，并通过电阻R1、电阻R2连接至二极管D5、二极管D6的正极，L1、L2的另一端分别通过电阻R3、电阻R4连接至二极管D3、二极管D4的正极，二极管D3、二极管D4的负极分别与可控硅单元3的控制极Gl、控制极G2连接。
[0037]正向触发:当右边高压电线6中有触发脉冲信号，磁环副线圈L2感应电势正端通过R4、二极管D4加到了正向可控硅的控制极G2，负端加到了阴极K2，满足了可控硅开通条件;
[0038]反向触发:当左边高压电线6中有触发脉冲信号，磁环付线圈LI感应电势正端通过R3、二极管D3加到了正向可控硅的控制极G1，负端加到了阴极K1，满足了可控硅开通条件。
[0039]参见图9，可控硅过压保护功能的实现.当可控硅上K1、K2之间承受过电压时:
[0040]如果是正向过电压，即Kl高电位、1(2低电位，则双向转折二极管01、07、08、02右半边被击穿，电流经电阻町、01、07、1?5、08、02后分两路:1.经R2送到正向可控硅的阴极K2；2.经D6送到正向可控硅的控制极G2。实际上是用电阻R2上的压降强行触发正向可控硅导通，Κ1、Κ2两点的电压降低，可控硅得到保护；
[0041]如果是反向承受过电压，即Κ2高电位、Kl低电位，则双向转折二极管Dl、D7、D8、D2左半边被击穿，电流经电阻1?2、02、08、1?5、07、01后分两路:1.经Rl送到反向可控硅的阴极Kl;2.经D5送到反向可控硅的控制极G1。实际上是用电阻Rl上的压降强行触发反向可控硅导通，Κ2、Κ1两点的电压降低，可控硅得到保护。
【权利要求】
1.一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，包括壳体(1)，其特征在于，壳体(I)为上、下端开口的四方腔体结构，壳体(I)内设有隔板(8)将其分为三个相互独立的空间，分别放置触发保护单元(2 )、可控硅单元(3 )、均压吸收单元(4 )。
2.根据权利要求1所述的一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，其特征在于，所述壳体(I)采用4mm阻燃SMC板或其它绝缘板材。
3.根据权利要求1所述的一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，其特征在于，所述触发保护单元(2)包括触发保护板(5)，安装在隔板(8)上，将脉冲触发信号的传递电路、可控硅过压保护电路同时设于触发保护板(5)上。
4.根据权利要求1所述的一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，其特征在于，所述触发保护单元(2 )中，采用高压电线(6 )将同相位的可控硅触发磁环(7 )穿在一起，使其流过同一个脉冲电流，以达到中高压固态软起动柜中串联可控硅的触发绝对同步。
5.根据权利要求1所述的一种用于中高压固态软起动柜的可控硅阀组件，其特征在于，所述可控硅单元(3)包括两个为一组反并联连接的可控硅器件(9)，两面用散热器(10)夹紧，同组的两个可控硅器件为参数相同的高压饼状可控硅器件，触发保护单元(2)的触发保护电路和均压吸收单元(4)的均压吸收电路分别与反并联的可控硅器件相连接，再进行多层串联。
【文档编号】H05K7/02GK203761306SQ201420163930
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】楼上阳 申请人:楼上阳