[发明专利]用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构

说明书

技术领域

    本发明涉及变流器桥臂领域，具体为一种用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构。

背景技术

就国内而言，在大电流高功率变流领域，同相逆并联结构变流器因其利用逆并联导电排磁场相互抵消作用，从而降低了变流器内部及变流器和整流变之间连接排的损耗，提高整流效率，这种结构同时也改善了并联晶闸管或二极管的均流。因此，同相逆并联桥臂结构在电解、冶炼、氯碱、磁约束核聚变试验等领域的变流系统被广泛采用。

随着变流系统功率和电压的增加，尤其是该类型的变流系统恶性故障陆续发生，这种桥臂结构的弊端也就慢慢体现出来。为了充分利用同相逆并联桥臂和连接排的磁场抵消作用，同相逆并联结构的桥臂和连接排之间的距离很近，一旦发生短路故障，逆并联桥臂和逆并联排之间的电动力很大，往往会造成变流设备的严重损坏。同相逆并联结构的桥臂结构和连接结构复杂，相应的冷却水路也将变得十分复杂。这都会导致安装和维护成本的增加，而复杂的结构同样也会增大故障的风险。

在国外，部分变流系统采用同轴对称式桥臂结构，这种结构也部分采用磁场抵消的方法改善和优化变流器内部的磁场分布，进而降低系统损耗和改善均流；而且也克服晶闸管管压降过高的问题。但是，这种结构中，同轴分布的交流排和直流排之间的绝缘问题，也极大限制了这种结构在高电压变流系统中的应用。况且这种结构还会带来晶闸管散热不充分的问题，从而可能会导致晶闸管降低参数使用，这也会引起变流器制造成本的增加。

非同相逆并联桥臂结构是符合经典理论且各方面性能都比较均衡结构。非同相逆并联结构克服了同相逆并联结构故障时，灾难性电动力的破坏，同时大大简化了变流器主回路及其冷却水路的结构。非同相逆并联结构的管压降仅为同相逆并联结构管压降的一半。况且，非同相逆并联结构的绝缘和晶闸管冷却方式也都明显比同轴对称式结构更优。

但是，随着并联晶闸管（或二极管）数目的增加，变流器桥臂的均流效果都会变差。因此解决晶闸管均流问题，也是高功率大电流变流系统无法回避的问题。桥臂的均流效果直接影响着大电流变流系统的稳定性、可靠性和成本。从大量的工业应用中，不少的资料和文献也定性的总结出影响桥臂均流的因素，但是，这些定性结论，在工程应用中仍然难以解决实际的均流问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构，以解决现有技术条件下，变流器桥臂均流问题难以解决的问题

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构，其特征在于：包括长边相互平行、并保持适当间隙的两个水冷铝合金制汇流排，其中一个汇流排为半导体元件汇流排，另一个汇流排为快速熔断器汇流排，所述半导体元件汇流排上的两个安装面上，沿与汇流排长边平行的直线一字排列地安装多个半导体元件，快速熔断器汇流排上的两个安装面上，沿与汇流排长边平行的直线一字排列地安装多个快速熔断器，两汇流排上的半导体元件、快速熔断器位置一一对应，对应的半导体元件与快速熔断器之间通过截面积和长度均可调的连接导体串联，由半导体元件、快速熔断器和连接导体构成的多路并联支路连通半导体汇流排和快速熔断器汇流排。

所述的用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构，其特征在于：所述汇流排的截面为正方形或长方形，汇流排的截面尺寸根据要求的桥臂载流密度和电磁结构分析确定，两并行设置的汇流排各自两端至少有相同方向的一端为非对齐的，其中快速熔断器汇流排一端超出半导体元件汇流排相同方向的一端，半导体元件汇流排另一端超出快速熔断器汇流排相同方向的另一端或与快速熔断器汇流排相同方向的另一端对齐，两并行设置的汇流排之间间距在绝缘允许的条件下做到最小。

所述的用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构，其特征在于：两根汇流排各有两个安装面，分别进行半导体元件和快速熔断器的安装，通过连接导体串联的半导体元件和快速熔断器之间的中心连线与两汇流排长边方向垂直，相邻的半导体元件和相邻的快速熔断器分别在各自汇流排上等间距沿一字排列，且半导体元件之间间距与快速熔断器之间间距相等，半导体元件之间间距与快速熔断器之间间距在安装和维护方便的条件下做到最小。

所述的用于变流器的非同相逆并联水冷铝合金制均流桥臂结构，其特征在于：通过将连接导体中间成型为拱起的方式，以增加连接导体的长度，通过调整多个连接导体的不同拱起高度获得多个不同长度的连接导体，使不同长度的连接导体具有不同的电感。