一种大功率四象限变流器系统

本发明涉及电流整流器系统集成，具体涉及一种大功率四象限变流器系统。

背景技术：

1、目前对大电流整流器系统集成设计的方法都是沿用传统同相逆并联整流器系统集成技术，该技术主要要求将所有整流器、平波电抗器并列集成。所以此系统设计占地面积较大，电磁兼容性不好。

2、根据国际合作大科学工程iter极向场变流器的需要，要求研制能够实现输出最大1kv电压及60ka直流电流同时具备四象限运行能力的大功率整流器。该整流器系统需要在有限的空间内集成所有子系统，如果采用传统方法肯定不能满足系统集成要求。故设计了一种新方法对该系统进行集成，并通过安装一台整流器系统样机验证了该方法的正确性。

技术实现思路

1、本发明提出的一种大功率四象限变流器系统，可至少解决上述技术问题之一。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种大功率四象限变流器系统，包括一台双副边油浸式整流变压器输出连接四台三相桥式晶闸管整流器，其中整流桥两两共用一组整流变副边；

4、将共用一组整流变副边的两台整流桥反并联，这两台整流桥其中一台实现正向输出，则另外一台实现反向输出；

5、同向输出的两组整流桥可以单独运行也可以并联运行；当两组整流桥并联运行时，通过电抗器并联实现均流；

6、正向输出和反向输出的整流桥在控制器的控制下实现自由平滑过度，如此实现输出电流四象限运行。

7、进一步的，包括交流和直流两个部分，交流部分包括高压电缆终端、交流隔离开关、避雷器、整流变、交流母线以及设备之间相互连接的高压母线；

8、交流高压电缆通过电缆终端、交流隔离开关以及避雷器和整流变相连；其中电缆终端、交流隔离开关以及避雷器安装在同一个钢结构支撑件上，同时该钢结构支撑件要求多点可靠接地；

9、直流部分包括整流桥、旁通、电抗器、控制器以及设备之间相互连接的直流母线；

10、四台整流桥通过直流水冷母线和电抗器输入相连，电抗器输出并联后通过直流隔离开关输出。

11、进一步的，交流部分三相交流母线必须采用封闭式结构；

12、交流母线要求三相屏蔽层之间可靠电气连接并单点接地。

13、进一步的，还包括在两端预留接口满足可伸缩连接模式，是交流部分和直流部分连接媒介。

14、进一步的，还包括一个旁通柜作为系统保护使用，所述旁通柜一端通过软连接和整流桥相连，另外一端通过软连接和整流桥相连；其位置放置在四台整流桥中间；距离整流桥净空不小于800mm。

15、进一步的，所述整流桥包括共用整流变副边共两台整流桥，一台整流桥为正向输出命名为正桥，另外一台为反向输出命名为反桥，正桥和反桥一起成为整流器单元；共用整流变副边的正桥和反桥不能同时工作，两组整流器单元之间净空距离不能小于2米。

16、进一步的，所述电抗器包括两个，两个电抗器上下摆列，其净空距离不小于800mm，较高的电抗器用无磁材料固定在另外一个电抗器表面。

17、进一步的，所述直流隔离开关上下摆列，其净空距离不小于1.5m；所述直流隔离开关用钢构固定。

18、进一步的，所述直流母线为截面200×60mm的铝母排，中间通水孔直径为20mm，该铝母排通过绝缘子固定在悬挂梁上，悬挂梁通过螺杆与主钢构相连。

19、进一步的，每台控制柜距离整流桥的净空距离不小于1m；控制柜下方设有200mm的槽钢作为支架，从而方便每台控制柜之间的电气连接。

20、由上述技术方案可知，本发明的大功率四象限变流器系统，特别是单台电流超过30ka，总电流超过100ka的非同相逆并联整流器的系统集成设计，尤其可以应用在电流四象限运行场合。本发明避免传统系统集成方法缺陷，节省安装空间，使得系统更加紧凑和美观，有效的填补了基于非同相逆并联结构的大功率整流器系统集成方法欠缺的空白，可以有效的应用在电解铝、冶金以及核聚变实验装置等领域。本发明的集成方法使得系统设备布局中心轴对称，安装更加方便。本发明的集成方法使得系统设备之间的连接可以全部通过软连接进行螺栓连接，避免焊接工艺不良造成设备接头局部发热严重。由于全部接头采用螺栓连接，可以很方便的对系统进行拆装，便于设备必要的返厂维护和检修。

21、本发明正是由于设备之间通过软连接相互连接，主要设备就位偏差也可以适当放大。本发明的集成方法使得系统设备布局中心对称，系统运行时，磁场分布也中心对称，处于中心线位置的带电导体收到磁场力大小相等，反向相反。减小了后续支撑结构的设计、加工和制作的难度。本发明的集成方法使得系统设备布局中心对称，系统运行时，敏感元器件的电磁兼容性强。同一整流单元的两个整流桥输出母排距离可以很近，节省安装空间，提高了其支撑结构稳定性。

技术特征：

1.一种大功率四象限变流器系统，包括一台双副边油浸式整流变压器输出连接四台三相桥式晶闸管整流器，其中整流桥两两共用一组整流变副边；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：包括交流和直流两个部分，交流部分包括高压电缆终端、交流隔离开关、避雷器、整流变、交流母线以及设备之间相互连接的高压母线；

3.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：交流部分三相交流母线必须采用封闭式结构；

4.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：还包括在两端预留接口满足可伸缩连接模式，是交流部分和直流部分连接媒介。

5.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：

6.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：

7.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：

8.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：

9.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：

10.根据权利要求2所述的大功率四象限变流器系统，其特征在于：每台控制柜距离整流桥的净空距离不小于1m；控制柜下方设有200mm的槽钢作为支架，从而方便每台控制柜之间的电气连接。

技术总结
本发明的一种大功率四象限变流器系统，包括一台双副边油浸式整流变压器输出连接四台三相桥式晶闸管整流器，其中整流桥两两共用一组整流变副边；将共用一组整流变副边的两台整流桥反并联，这两台整流桥其中一台实现正向输出，则另外一台实现反向输出；同向输出的两组整流桥可以单独运行也可以并联运行；当两组整流桥并联运行时，通过电抗器并联实现均流；正向输出和反向输出的整流桥在控制器的控制下实现自由平滑过度，如此实现输出电流四象限运行。本发明的集成方法使得系统设备布局中心对称，系统运行时，敏感元器件的电磁兼容性强。同一整流单元的两个整流桥输出母排距离可以很近，节省安装空间，提高了其支撑结构稳定性。

技术研发人员：蒋力,张杰,黄正义,许雪松,武芃
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13