一種大電流正負橋并聯變流器制造技術

本發明專利技術屬于核聚變技術領域，具體為一種大電流正負橋并聯變流器，包括直流總輸出母排、直流分支母排和交流母排，每個直流總輸出母排上安裝3個直流分支母排，直流分支母排兩個側面均設有晶閘管，對應的晶閘管之間設有軟連接排，軟連接排內側設有快速熔斷器，快速熔斷器與交流母排連接。采用6個總橋臂斜對稱布局的方式構成正組三相橋式變流器和負組三相橋式變流器，有效的降低了大電流變流器運行時存在的電磁干擾問題，同時可以有效的避免由于感抗壓降帶來的均流系數下降和變流器功率因數降低的問題。

【技術實現步驟摘要】
一種大電流正負橋并聯變流器
本專利技術屬于核聚變
，具體涉及一種變流器。
技術介紹
磁約束核聚變是聚變研究最重要的手段之一，磁約束核聚變利用磁場實現對等離子體的約束和控制，隨著對等離子體研究的深入，需要更大的直流電源來提供高能磁場以實現對等離子體物理特征更深入的研究，進一步為聚變商業應用提供理論和工程基礎。大電流直流電源在我國電解電鍍行業中應用較多，在結構上一般采取多個小電流輸出變流柜并聯的方式構成一個大電流直流電源，每個小電流輸出變流柜在電氣結構上相同，每個小電流變流柜內由三相橋式變流器、進出線路、測量和保護設備構成，且每個橋臂上大多采用3-4個晶閘管并聯，此類電源大多為二象限電源。這類電源應用在核聚變領域存在如下問題：由于電氣結構的原因，此類電源成本較高，電源中的大多數電氣設備利用率較低；從整體上來看電源結構松散，多個小變流柜的并聯增加了系統的復雜度，同時增加了系統的風險性，另外由于組成大電流直流電源的設備較多占地面積較大；且由于其大多為二象限電源無法應對托卡馬克裝置負載四象限運行的實際應用場景。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種大電流正負橋并聯變流器，其能夠適應托卡馬克裝置負載四象限運行條件。本專利技術的技術方案如下：一種大電流正負橋并聯變流器，包括兩個平行安裝在柜體內的直流總輸出母排、設于直流總輸出母排上的直流分支母排和交流母排，每個直流總輸出母排上安裝3個直流分支母排，直流分支母排在直流總輸出母排3上對應的形成三組，每兩個直流支路母排為一組；所述的直流分支母排兩個側面均設有晶閘管，在每一組中的兩個直流支路母排中，其中一個直流分支母排上的晶閘管分別與該組中另一個直流分支母排上安裝的同一側面的晶閘管對應通過軟連接排連接，并且同一組中的兩個軟連接排方向相反；所述的軟連接排內側設有快速熔斷器，所述的快速熔斷器與所述的交流母排連接。直流分支母排的每一個側面設有晶閘管的數量為8個，兩側共有16個；在每組的兩個直流分支母排中，一個直流分支母排同一側的8個晶閘管均對應與同一組中的另一個直流分支母排同一側的8個晶閘管通過軟連接排連接，兩側的軟連接排方向相反。所述的交流母排的中部引出三根并聯的電路，每一電路中，首先并聯連接交流電壓互感器，再串聯壓敏電阻和交流電流互感器。所述的兩個直流總輸出母排之間設有直流電壓傳感器，同時其中一路直流總輸出母排串聯熱敏繼電器上，另一路直流總輸出母排串聯直流電流傳感器。所述的交流母排上分出兩路支路，每個支路上連接快速熔斷器之后，并聯兩路方向相反的晶閘管，每個晶閘管上并聯散熱器。所述的交流電壓互感器設于柜體背面的下端，所述的交流電流互感器使用環氧絕緣板固定在柜體內。所述的交流母排材料為鋁。所述的直流總輸出母排由2根鋁排組成，使用絕緣環氧板固定在柜體的頂部。所述的直流總輸出母排與直流支路母排通過螺桿相連。本專利技術的顯著效果如下：該大電流正負橋變流器結構上采用6個總橋臂斜對稱布局的方式構成正組三相橋式變流器和負組三相橋式變流器，有效的降低了大電流變流器運行時存在的電磁干擾問題，同時可以有效的避免由于感抗壓降帶來的均流系數的下降和變流器功率因數降低的問題；結構上采用正負橋公用交流母排和直流母排方式，顯著降低了變流器制造成本，經濟效益顯著；結構上從正負組變流器不同時工作的特點出發，將同一水平面上正組變流器中橋臂上的晶閘管和負組變流器中橋臂上的晶閘管共用一個快速熔斷器，提高了設備利用率并降低了變流器制造成本；采用均流板和電阻片使每組電源橋臂中并聯的8個晶閘管的均流系數大于0.85，有效提高了設備的可靠性和變流器輸出能力。附圖說明圖1為大電流正負橋并聯變流器結構示意圖；圖2為本方案設計的橋臂單元結構圖；圖3大電流正負橋并聯變流器電路圖；圖4為正橋變流器和負橋變流器的橋臂示意圖；圖中，1柜體、2交流母排、3直流總輸出母排、4.直流分支母排、5.晶閘管、6.散熱器、7.快速熔斷器、8.交流電壓互感器、9.交流電流互感器、10.直流電壓傳感器、11.直流電流傳感器、12.軟連接排、13.壓敏電阻、14.熱敏繼電器、15.霍爾傳感器；001—006為變流器內的6個橋臂、007.正橋整流橋臂、008.負橋整流橋臂。具體實施方式下面通過附圖及具體實施方式對本專利技術作進一步說明。如圖1所示，整個結構布置在柜體1內，直流總輸出母排3有兩個，平行的布置在柜體1內，每個直流總輸出母排3上安裝3個直流分支母排4，直流分支母排4在直流總輸出母排3上對應的形成三組，每兩個直流支路母排4為一組。在每個直流分支母排4的側面均安裝晶閘管5和散熱器6，每組其中一個直流分支母排4上安裝16個晶閘管5(兩側面，每側8個)，分別與該組中另一個直流分支母排4上安裝的16個晶閘管5對應通過軟連接排12連接，并且同一組中的兩個軟連接排12方向相反。在每個軟連接排12內側均安裝快速熔斷器7，所有的快速熔斷器7安裝在公用的交流母排2上。由于直流分支母排4兩兩一組，共有三組，因此交流母排2有三根。如圖2所示，可以看出每組中的兩個直流分支母排4、兩根軟連接排12、直流分支母排4上安裝的晶閘管5、軟連接排12上安裝的快速熔斷器7和交流母排2組成的結構，我們將之稱為橋臂單元。將圖1中虛線部分由兩個晶閘管5，晶閘管5之間的直流分支母排4成為橋臂，圖1中給出的橋臂分別標號為001、002…006，對應關系如圖1所示。如圖3所示，從電路結構上說明壓敏電阻13、電流互感器9、直流電壓傳感器10、直流電流傳感器11的安裝。分別從每組橋臂單元中的交流母排2的中部引出三根并聯的電路，每一電路中，首先并聯連接交流電壓互感器8，再串聯壓敏電阻13和交流電流互感器9。兩個直流總輸出母排3之間設有直流電壓傳感器10，同時其中一路直流總輸出母排3串聯熱敏繼電器14，另一路直流總輸出母排3串聯直流電流傳感器11。橋臂單元的電路如圖3所示，每個交流母排2上分出兩路支路，每個支路上連接快速熔斷器7(圖3中示意出快速熔斷器7的熔斷電阻)之后并聯兩路方向相反的晶閘管5，每個晶閘管5上并聯散熱器6(圖3中示意圖由散熱電阻和電容組成的散熱器6)。交流母排2與外部交流進線電纜通過電纜線鼻子采用螺桿固定的方式連接，實現能量的輸入，交流母排2使用鋁材加工制造。為了確保交流母排2與外部交流進線電纜之間的可靠連接，在交流母排2連接處采用鍍錫以防止連接點氧化。交流母排2同時為正負橋變流器提供輸入路徑，通過驅動機構實現變流器正負橋運行方式的切換，有效的降低了成本、減小了變流器體積。交流電壓互感器8使用兩根單芯屏蔽電纜測量交流線電壓信號，為減少大電流變流器運行時電磁場的干擾，交流電壓互感器8安裝位置充分考慮了磁場因素，選擇柜體1內磁場較小的位置作為安裝點，交流電壓互感器8安裝在柜體1背面的下側位置。交流電流互感器9使用環氧絕緣板固定在柜體1內部，交流進線電纜穿過交流電流互感器9；為確本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種大電流正負橋并聯變流器，包括兩個平行安裝在柜體(1)內的直流總輸出母排(3)、設于直流總輸出母排(3)上的直流分支母排(4)和交流母排(2)，其特征在于：每個直流總輸出母排(3)上安裝3個直流分支母排(4)，直流分支母排(4)在直流總輸出母排(3)上對應的形成三組，每兩個直流支路母排(4)為一組；/n所述的直流分支母排(4)兩個側面均設有晶閘管(5)，在每一組中的兩個直流支路母排(4)中，其中一個直流分支母排(4)上的晶閘管(5)分別與該組中另一個直流分支母排(4)上安裝的同一側面的晶閘管(5)對應通過軟連接排(12)連接，并且同一組中的兩個軟連接排(12)方向相反；所述的軟連接排(12)內側設有快速熔斷器(7)，所述的快速熔斷器(7)與所述的交流母排(2)連接。/n

【技術特征摘要】
1.一種大電流正負橋并聯變流器，包括兩個平行安裝在柜體(1)內的直流總輸出母排(3)、設于直流總輸出母排(3)上的直流分支母排(4)和交流母排(2)，其特征在于：每個直流總輸出母排(3)上安裝3個直流分支母排(4)，直流分支母排(4)在直流總輸出母排(3)上對應的形成三組，每兩個直流支路母排(4)為一組；
所述的直流分支母排(4)兩個側面均設有晶閘管(5)，在每一組中的兩個直流支路母排(4)中，其中一個直流分支母排(4)上的晶閘管(5)分別與該組中另一個直流分支母排(4)上安裝的同一側面的晶閘管(5)對應通過軟連接排(12)連接，并且同一組中的兩個軟連接排(12)方向相反；所述的軟連接排(12)內側設有快速熔斷器(7)，所述的快速熔斷器(7)與所述的交流母排(2)連接。


2.如權利要求1所述的一種大電流正負橋并聯變流器，其特征在于：直流分支母排(4)的每一個側面設有晶閘管(5)的數量為8個，兩側共有16個；在每組的兩個直流分支母排(4)中，一個直流分支母排(4)同一側的8個晶閘管(5)均對應與同一組中的另一個直流分支母排(4)同一側的8個晶閘管(5)通過軟連接排(12)連接，兩側的軟連接排(12)方向相反。


3.如權利要求1所述的一種大電流正負橋并聯變流器，其特征在于：所述的交流母排(2)的中部引出三根并聯的電路，每一電路中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李維斌，張建，李飛鏑，鄧茂才，甘輝，王英翹，王雅麗，任青華，邵葵，
申請(專利權)人：核工業西南物理研究院，
類型：發明
國別省市：四川;51