一种模块化脉冲晶闸管的压装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化脉冲晶闸管的压装结构，包括上压装盘、下压装盘、上引出线盘、下引出线盘、压装螺栓、缓冲元件、绝缘拉杆、保护电路模块、触发电路模块、线缆端子接入螺孔和外保护罩；在上压装盘与所述上引出线盘之间、所述下压装盘与所述下引出线盘之间均安装有缓冲元件。上、下压装盘之间压装有一系列串、并联在一起的单个晶闸管可控硅开关，压装力依赖上、下压装盘之间的若干根棒型绝缘拉杆的拉紧来实现，上、下压装盘上有固定棒型绝缘拉杆的螺柱或内螺纹孔，螺柱或内螺纹孔均匀分布在压装盘上，呈对称布局。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于本专利技术属于高电压电工电器技术和脉冲功率
，更具体地，设 及一种模块化脉冲晶闽管的压装结构。
技术介绍
脉冲功率技术是指将较长时间内存储起来的具有较高密度的能量，进行快速压 缩、转换或直接W很短的时间释放能量给负载的电物理技术。开关器件在脉冲功率系统中 占有特殊的地位，将储能传输给负载的能力的任何进展，都是W成功地设计和研制各种各 样的脉冲大电流开关为前提的。 在强激光装置、强磁场装置、高功率微波等电容储能型脉冲功率技术的应用场合， 对开关的要求主要是能耐受高电压、强电流、击穿时延短而分散性小、电感和电阻小、寿命 长，单次触发导通的转移电荷量大、可靠性高。 高压大电流领域的脉冲开关主要有间隙类开关和固体半导体开关两大类。间隙开 关(气体开关、真空开关等)导通会在其间隙结构中产生强烈的电弧，在通过大电流时，触发 极烧蚀会非常严重，需要经常维护，开关的可靠使用寿命十分有限。相比之下，固体半导体 开关无电弧燃烧，触发系统电压低、干扰小，在参数范围内使用几乎需要维护，寿命很长。但 固体半导体开关单个元件的耐压和通流能力有限，高压大电流应用时必须采用多元件串联 或并联，W及串、并联结构同时使用从而构成开关组件的方式来运行使用。例如，系统对脉 冲开关的要求是工作电压25kV，工作峰值电流500kA，如果使用单个元件耐压化V、峰值通流 能力300kA的晶闽管可控娃，就至少需要6个元件串联、2路并联，共12只单个元件组成晶闽 管组件开关。 值得注意的是，数百kA的大电流脉冲有显著的电动力效应，运个电动力通过连接 在开关上的电缆、母线或其他刚性结构件，作用在开关的轴向和法向方向的瞬时力可W达 到数十乃至数百千牛化N)，相当于数吨重的键击或牵化冲击力。而目前，大电流脉冲半导体 开关组件的压装结构设计很少考虑冲击电动应力，往往还在采用开关高、低压极单边集中 式引出线的布局方式，运种方式虽然容易在开关一侧集中布置触发电路、均压保护、隔离保 护等电路和电气元件，但引出线端却因为集中在一侧，造成电动应力冲击来临时开关各点 受力和力矩不平衡，容易造成开关结构的破坏和疲劳损害。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种模块化脉冲晶闽管的压装结 构，旨在解决现有技术中采用开关高、低压极单边集中式引出线的布局方式，由于引出线端 集中在一侧，导致电动应力冲击来临时开关各点受力和力矩不平衡，容易造成开关结构的 破坏和疲劳损害的问题。 本专利技术提供了一种模块化脉冲晶闽管的压装结构，包括上压装盘、下压装盘、上引 出线盘、下引出线盘、压装螺栓、缓冲元件、绝缘拉杆、保护电路模块、触发电路模块、线缆端 子接入螺孔和外保护罩;在所述上压装盘与所述上引出线盘之间、所述下压装盘与所述下 引出线盘之间均安装有所述缓冲元件;所述上压装盘和所述下压装盘通过所述绝缘拉杆连 接，所述压装螺栓贯通于所述绝缘拉杆中，用于拉紧所述绝缘拉杆，所述线缆端子接入螺孔 对称布置在所述上压装盘和所述下压装盘上;压装时，晶闽管可控娃元件被压装在所述上 压装盘和所述下压装盘之间，所述保护电路模块和所述触发电路模块呈双螺旋线型分布在 晶闽管可控娃元件外围;所述外保护罩包裹在整个结构主体外。 由于上、下压装盘之间压装有一系列串、并联在一起的单个晶闽管可控娃开关，压 装力依赖上、下压装盘之间的若干根棒型绝缘拉杆的拉紧来实现，上、下压装盘上有固定棒 型绝缘拉杆的螺柱或内螺纹孔，螺柱或内螺纹孔均匀分布在压装盘上，呈对称布局。 更进一步地，所述缓冲元件为垫装弹黃或者碟黃。 更进一步地，所述压装螺栓的个数与所述绝缘拉杆数相等。 更进一步地，所述绝缘拉杆的数量；111是绝缘拉 杆数，Ip是通过整个开关组件的脉冲电流峰值，单位kA，Fx是单根绝缘拉杆轴向拉力耐受值， 单位kN，「]为上取整符号。 更进一步地，所述触发电路模块和所述保护电路模块都采用螺旋线形布局。 更进一步地，所述触发电路模块的布局螺旋线和所述保护电路模块的布局螺旋线 的起点在轴向投影平面圆周上相距180度。 更进一步地，按串联晶闽管的轴向投影视角，呈螺旋线形布局的两个相邻模块的 位置夹角度，N是串联晶闽管阀片的总数。 由于本专利技术的压装结构采用中屯、轴线对称的布局W及触发、保护模块的螺旋线分 布，能在满足晶闽管压装需求的同时，有效地平衡大电流通过开关时的冲击电动应力。此 夕h由于采用模块化设计，使其便于串并联扩展，对于不同工况下的晶闽管可控娃开关元件 有十分广泛的适用性。另一方面，其结构紧凑、易于维护的特点，有利于晶闽管可控娃开关 稳定、可靠地运行。【附图说明】 图1是本专利技术所设及的大电流脉冲晶闽管压装结构主视图，采用的是单串组件。 图2是本专利技术所设及的大电流脉冲晶闽管压装结构俯视图。 图3是包含两串联组件再并联的脉冲晶闽管压装结构示意图。 图4是包含两串联组件再并联的脉冲晶闽管压装结构俯视图。 图1及图2中：1是上压装盘，2是下压装盘，3是上引出线盘，4是下引出线盘，5是压 装螺栓，6是垫装碟黃(弹黃），7是晶闽管可控娃元件，8是绝缘拉杆，9是保护电路模块，10是 触发电路模块，11是线缆端子接入螺孔，12是外保护罩。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本专利技术所设及的一种适宜于在大电流脉冲作用下的模块化脉冲晶闽管(可控娃） 开关的压装结构，并对其晶闽管可控娃元件的压接方式、辅助和保护电路元件的排布做出 了相应的新式设计。 本专利技术提出一种脉冲晶闽管(可控娃)开关的压装结构。该结构适宜于多个晶闽管 可控娃元件串、并联组合实现高脉冲峰值电流、大功率能量转移的应用场合。 本专利技术提出，所有晶闽管(可控娃)开关的压装均采用圆盘型压装结构。整体结构 的上、下两端为压装盘，用于机械压装，可W采用金属导体或绝缘体制作。上、下压装盘之间 压装有一系列串、并联在一起的单个晶闽管可控娃开关，压装力依赖上、下压装盘之间的若 干根棒型绝缘拉杆的拉紧来实现，上、下压装盘上有固定棒型绝缘拉杆的螺柱或内螺纹孔， 运些螺柱或内螺纹孔应该均匀分布在压装盘上，呈对称布局。 本专利技术提出，绝缘拉杆材料采用高强度材料，比如引拔棒、PPS棒材或者PE邸等棒 材，拉杆数量依据(公式II)计算： 式中，m是绝缘拉杆数，Ip是通过整个开关组件的脉冲电流峰值，单位kA，Fx是单根 绝缘拉杆轴向拉力耐受值，单位kN(千牛），根据实际情况取值，为上取整符号，例如， 〇 1] = 1，「5J] = 6。因此，如果开关设计通流能力300kA，单根绝缘拉杆轴向拉力耐受 值为20kN，则拉杆数量应不少于討良，实际使用4根对称布置即可。 本专利技术推荐单根绝缘拉杆的轴向拉力耐受值不低于IOkN,法向剪切力耐受值不低 于；3kN。 本专利技术中，接下来是上、下两端的引出线盘，直接用于压装一系列的晶闽管可控娃 开关组件，且可用于引出电缆线。引出线盘为导电金属板制作。 本专利技术提出，绝缘拉杆拉紧整个开关结构体的时候，上、下引出线盘和相邻的晶闽 管可控娃开关之间可W垫加短的弹黃或碟黃，用于减轻大电流直接作用晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化脉冲晶闸管的压装结构，其特征在于，包括上压装盘(1)、下压装盘(2)、上引出线盘(3)、下引出线盘(4)、压装螺栓(5)、缓冲元件(6)、绝缘拉杆(8)、保护电路模块(9)、触发电路模块(10)、线缆端子接入螺孔(11)和外保护罩(12)；在所述上压装盘(1)与所述上引出线盘(3)之间、所述下压装盘(2)与所述下引出线盘(4)之间均安装有所述缓冲元件(6)；所述上压装盘(1)和所述下压装盘(2)通过所述绝缘拉杆(8)连接，所述压装螺栓(5)贯通于所述绝缘拉杆(8)中，用于拉紧所述绝缘拉杆(8)，所述线缆端子接入螺孔(11)对称布置在所述上压装盘(1)和所述下压装盘(2)上；压装时，晶闸管可控硅元件(7)被压装在所述上压装盘(1)和所述下压装盘(2)之间，所述保护电路模块(9)和所述触发电路模块(10)分布在晶闸管可控硅元件(7)外围；所述外保护罩(12)包裹在整个结构主体外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李黎，彭明洋，颜家圣，朱玉德，邹宗林，
申请(专利权)人：华中科技大学，湖北台基半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42