[发明专利]特高压大功率光控晶闸管元件管壳

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶闸管元件管壳，尤其是一种特高压大功率光控晶闸管元件管壳，具体地说是一种6英寸特高压大功率光控晶闸管元件管壳，应用于特高压直流输电，属于电力电子的技术领域。

背景技术

目前，所有的高压直流输电工程都采用高电压、大电流的晶闸管。为了适应我国国民经济飞速发展的形势，随着“十一五”期间±800KV特高压直流输电示范工程通过国家电网工程验收，未来五年内国家将重点发展特高压直流输电技术，配合西南水电、西北华北煤电和风电基地开发，建设锦屏—江苏等11条特高压直流输电工程。未来5年，特高压的投资金额有望达到2700亿元。

我国在柔性直流输电技术领域占据着当今世界电力电子技术应用的制高点。光控晶闸管（LTT）作为一种功率半导体器件是在20多年前发展起来的并应用于直流输电应用领域，其原理是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管，大功率光控触发信号是通过光缆上的半导体激光器实现的。与采用传统电触发晶闸管直流输电相比，其系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活，比常规直流输电能极大地减少系统短路，还能向无源电网供电，是解决大面积区域 停电、实现远距离孤立送电的有效途径。

目前，美国的西屋公司、GE公司以及ABB公司已有将小规格光控晶闸管（LTT）开发成功的历史并应用于HVDC（特高压直流输电），±800KV以上特高压直流输电需要6英寸光控晶闸管，而6英寸特高压大功率光控晶闸管在控制高电压、大电流时，势必会对特高压大功率晶闸管元件管壳的制造技术，尤其在气密性、稳定性及防爆性等方面提出更高的要求，这是目前特高压大功率光控晶闸管元件管壳的一个难点。

发明内容

本发明的目的是克服大规格光控晶闸管在制造技术中存在的问题，提供一种特高压大功率光控晶闸管元件管壳，其结构紧凑，提高防爆性能，安装使用方便，散热效果好，稳定可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述特高压大功率光控晶闸管元件管壳，包括阳极管座及与所述阳极管座对应配合的阴极管盖；所述阴极管盖能伸入阳极管座内，并与阳极管座同心分布；所述阳极管座包括同心封接的阳极电极、阳极应力环、阳极瓷环及阳极法兰，阳极应力环封接在阳极电极的外缘；阴极管盖包括阴极电极及同心封接在所述阴极电极外缘的阴极法兰；阴极电极内设有用于光触发的阴极窗口模块，所述阴极窗口模块与阴极电极同心设置；所述阳极电极的端部同心封接有芯片固定环，所述芯片固定环位于阳极瓷环内；阴极窗口模块位于芯片固定环的正上方。

所述阴极窗口模块包括位于阴极电极上的轴向通孔，阴极电极的上表面上开有与所述通孔相连通的凹槽，阴极电极的下表面设有与通孔相连通的沉孔，所述沉孔内设有窗口瓷环及位于所述窗口瓷环下表面上的蓝宝石。

所述阴极电极的下端设有若干台阶。

所述阳极电极下端的外缘设有同心封接的阳极铜环，所述阳极铜环与阳极应力环的下部相接触。

所述芯片固定环的中心区设有第一定位槽，芯片固定环上第一定位槽的外侧设有对称分布的第二定位槽。

所述阳极瓷环上设有若干凸环。所述阳极瓷环采用95%氧化铝陶瓷。所述窗口瓷环采用95%氧化铝陶瓷。

所述阴极管盖伸入阳极管座内，阳极电极与阴极电极间设有晶闸管芯片，所述晶闸管芯片通过芯片固定环安装于阳极电极的端部，晶闸管芯片与阴极窗口模块及阳极电极同心分布。

本发明的优点：通过在阴极电极上设置窗口瓷环及蓝宝石，实现了光触发的结构要求，并提供相对于电触发更高的灵敏度、更易实现对过压的自保护性能和正向恢复自保护（FRP）；在阳极瓷环的外壁上设置了多道凸环，增加了爬电距离；在阳极电极的上设置有阳极铜环，提高了晶闸管的散热效果；在阳极电极上设置芯片固定环，以利芯片固定和在高压情况下实现对外围阳极瓷环的保护。6英寸特高压大功率光控晶闸管元件管壳具备了晶闸管在阻断电压8500V，通态平均电流4500A状态下高气密性、高稳定性、高可靠性的要求。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

图2为本发明芯片固定环的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明阴极管盖的结构示意图。

图5为图4的局部俯视图。

图6为本发明阳极管座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。