【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直线电机，具体涉及一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置。
技术介绍
1、随着电机技术的不断发展，长初级直线电机广泛应用在轨道交道和电磁发射等领域。由于长初级直线电机全程通电会存在电机漏感大、功率因数低、效率低、所需电源负荷重和变频装置容量大等不足，因此，需对直线电机初级进行分段，只将与次级相耦合的初级通电，随着次级的运动，依次切换供电。分段供电开关装置可用于实现直线电机分段供电的功能，提高直线电机效率，节约电能并减小对电源容量的需求，因此，对长初级直线电机用分段供电开关装置的研究具有十分重要的意义。
2、在轨道交通和电磁发射领域，由于长初级直线电机常采用多相高压大电流供电方式，因此，分段供电开关装置承受的短时脉冲功率大、能量密度高。考虑分段供电开关装置使用工况严苛、安装环境和尺寸受限等因素，需对装置进行多相一体化和集成化设计，提高耐压等级和功率密度；为满足工程实际需求，装置主回路一般采用多组高压大功率晶闸管反并联作为交流开关，装置工作时会产生大量热量，热量积累会导致晶闸管结温过高，影响使用寿命和可靠性，为防止晶闸管过温击穿，将热量迅速传导出去，需进行良好的散热设计。
3、同时分段供电开关装置分散布置于长初级直线电机系统，不利于系统在线状态监测和快速故障定位；此外，各装置与系统通信距离较远，且其电磁环境较为复杂，需要进行良好的电磁兼容设计。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种长初级直线电机用大
2、本专利技术采用的技术方案是：一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，包括若干组晶闸管模块，每组晶闸管模块间通过绝缘瓷片和导热板叠装集成一体；每组晶闸管模块作为一相交流开关；每组晶闸管模块均对应设置有吸收电阻和吸收电容；所述晶闸管模块包括两个反并联的晶闸管、u型电极和l型电极；吸收电阻和吸收电容相互串联并与两个晶闸管相并联；两个晶闸管背靠背压接；两个晶闸管设置于u型电极内侧，l型电极设置于两个晶闸管之间；两个晶闸管位于外侧一端分别与u型电极电连接，两个晶闸管相对的一端与l型电极电连接；u型电极和l型电极分别作为开关装置的主功率接线端。
3、上述技术方案中，若干组晶闸管模块同轴设置；每组晶闸管模块的u型电极外侧设置有绝缘瓷片；u型电极与绝缘瓷片紧密贴合。
4、上述技术方案中，还包括压接组件；若干组晶闸管模块固定设置于压接组件内侧；所述压接组件的长度可调。
5、上述技术方案中，还包括散热底板；若干组晶闸管模块设置于散热底板上；吸收电阻和吸收电容形成阻容吸收电路，设置于对应的晶闸管模块外侧的散热底板上。
6、上述技术方案中，所述导热板包括第一导热板；所述第一导热板同轴设置于相邻的两组晶闸管模块之间并与相应的晶闸管模块的绝缘瓷片紧密贴合；所述第一导热板固定于散热底板上。
7、上述技术方案中，所述导热板包括第二导热板，所述第二导热板分别同轴设置于位于两端的晶闸管模块和压接组件之间；第二导热板一面与相对应的晶闸管模块的绝缘瓷片紧密贴合，另一面与相对应的压接组件内侧紧密贴合；所述第二导热板固定于散热底板上。
8、上述技术方案中，所述压接组件包括：固定压板、弹簧压板和两个螺杆；若干组晶闸管模块同轴设置于固定压板和弹簧压板之间；弹簧压板与靠近其的第二导热板之间设置有均压块；两个螺杆分别位于同轴分布的晶闸管模块的两侧；螺杆两端穿过固定压板和弹簧压板并通过螺母固定连接。
9、上述技术方案中，还包括驱动电路；驱动电路根据接收到的外部控制指令生成晶闸管触发脉冲，并通过驱动电路中的脉冲变压器高压隔离后触发晶闸管导通。
10、上述技术方案中，还包括状态检测电路；第一导热板上设置有温度传感器；状态检测电路采集温度传感器的温度信号和脉冲变压器原边的驱动电流信号。
11、上述技术方案中，还包括光通信接口；光通信接口采用光信号传输，并设置有专用发光io；光通信接口用于接收来自上级系统的外部控制指令并发送至驱动电路，并将状态检测电路采集的温度信号和驱动电流信号实时反馈至上级系统，，上级系统根据温度信号对长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置进行状态监测和预警；上级系统根据驱动电流信号对长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置进行状态监测和故障定位。
12、本专利技术的有益效果是：该装置采用一体化设计，集成度高，功率密度高，可靠性强，抗干扰能力强。
13、本专利技术多相可控，包括若干组晶闸管模块，每组晶闸管模块间通过绝缘瓷片和导热板串联叠装集成一体；每组反并联晶闸管通过u型电极和l型电极连接，采取背靠背压接的方式构成单相交流开关，集中性高且有效节约装置空间，便于多相开关的单独控制以及外部线路的接线。
14、本专利技术电磁兼容性好，在单相电路的两端并联接入一套阻容吸收电路，可以有效抑制大功率晶闸管开通、关断过程中的尖峰电压，保护晶闸管安全开通、关断。
15、本专利技术具有较完善的驱动和状态检测功能，便于系统对各分散布置的分段供电装置进行触发控制和在线状态监测，其中，驱动电路根据系统的触发控制指令生成晶闸管触发脉冲，并通过脉冲变压器高压隔离后触发晶闸管导通，有效实现电磁隔离。
16、本专利技术通过状态检测电路采集第一导热板上设置的温度传感器信号和驱动电路中脉冲变压器原边的驱动电流，有效获取开关装置的实时状态信息，便于向上级系统反馈开关装置工作状态。
17、本专利技术对外通信接口采用光信号传输，一是采用专用光io，以实现线缆连接可靠性检测，二是接收系统发送的触发控制指令，保证分布式布置的开关装置，在距离较远和电磁环境复杂的情况下，也能够有效接收上级系统下发的指令，提高装置在复杂电磁环境下远距离传输和抗干扰能力；三是将采集的温度信号和驱动电流等信号实时反馈至系统，用于系统的在线状态监测，便于后续故障定位。
18、本专利技术具有较高的晶闸管温度检测精度。每组反并联晶闸管之间采用高导热率材料进行串联压接，测温模块就近布置在晶闸管近端导热板上，保证温度检测点与晶闸管温度的一致性，可有效提高晶闸管温度检测的精度。
19、本专利技术功率密度高。每组反并联晶闸管模块通过绝缘瓷片叠装，在保证每相电路具备较高通流能力的同时压缩装置体积，提高装置的适装性，适应于多相高压大电流应用场景。
20、本专利技术具有较高的绝缘等级和较好的散热能力。该装置兼顾导热性能和绝缘性能，相间和相地间通过高导热性和高绝缘性的绝缘瓷片进行高压隔离，功率回路和控制回路通过脉冲变压器实现物理隔离；该装置采用高导热率材料进行物理结构上的串联压接，每组反并联晶闸管均有单独的散热路径，晶闸管工作时产生的热量可通过相应的绝缘瓷片和导热板迅速传导给散热底板；
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1.一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：包括若干组晶闸管模块，每组晶闸管模块间通过绝缘瓷片和导热板叠装集成一体；每组晶闸管模块作为一相交流开关；每组晶闸管模块均对应设置有吸收电阻和吸收电容；所述晶闸管模块包括两个反并联的晶闸管、U型电极和L型电极；吸收电阻和吸收电容相互串联并与两个晶闸管相并联；两个晶闸管背靠背压接；两个晶闸管设置于U型电极内侧，L型电极设置于两个晶闸管之间；两个晶闸管位于外侧一端分别与U型电极电连接，两个晶闸管相对的一端与L型电极电连接；U型电极和L型电极分别作为开关装置的主功率接线端。
2.根据权利要求1所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：若干组晶闸管模块同轴设置；每组晶闸管模块的U型电极外侧设置有绝缘瓷片；U型电极与绝缘瓷片紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括压接组件；若干组晶闸管模块固定设置于压接组件内侧；所述压接组件的长度可调。
4.根据权利要求3所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，
5.根据权利要求4所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：所述导热板包括第一导热板；所述第一导热板同轴设置于相邻的两组晶闸管模块之间并与相应的晶闸管模块的绝缘瓷片紧密贴合；所述第一导热板固定于散热底板上。
6.根据权利要求5所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：所述导热板包括第二导热板，所述第二导热板分别同轴设置于位于两端的晶闸管模块和压接组件之间；第二导热板一面与相对应的晶闸管模块的绝缘瓷片紧密贴合，另一面与相对应的压接组件内侧紧密贴合；所述第二导热板固定于散热底板上。
7.根据权利要求3所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：所述压接组件包括：固定压板、弹簧压板和两个螺杆；若干组晶闸管模块同轴设置于固定压板和弹簧压板之间；弹簧压板与靠近其的第二导热板之间设置有均压块；两个螺杆分别位于同轴分布的晶闸管模块的两侧；螺杆两端穿过固定压板和弹簧压板并通过螺母固定连接。
8.根据权利要求5所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括驱动电路；驱动电路根据接收到的外部控制指令生成晶闸管触发脉冲，并通过驱动电路中的脉冲变压器高压隔离后触发晶闸管导通。
9.根据权利要求4所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括状态检测电路；第一导热板上设置有温度传感器；状态检测电路采集温度传感器的温度信号和脉冲变压器原边的驱动电流信号。
10.根据权利要求9所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括光通信接口；光通信接口采用光信号传输，并设置有专用发光IO；光通信接口用于接收来自上级系统的外部控制指令并发送至驱动电路，并将状态检测电路采集的温度信号和驱动电流信号实时反馈至上级系统，上级系统根据温度信号对长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置进行状态监测和预警；上级系统根据驱动电流信号对长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置进行状态监测和故障定位。
...【技术特征摘要】
1.一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：包括若干组晶闸管模块，每组晶闸管模块间通过绝缘瓷片和导热板叠装集成一体；每组晶闸管模块作为一相交流开关；每组晶闸管模块均对应设置有吸收电阻和吸收电容；所述晶闸管模块包括两个反并联的晶闸管、u型电极和l型电极；吸收电阻和吸收电容相互串联并与两个晶闸管相并联；两个晶闸管背靠背压接；两个晶闸管设置于u型电极内侧，l型电极设置于两个晶闸管之间；两个晶闸管位于外侧一端分别与u型电极电连接，两个晶闸管相对的一端与l型电极电连接；u型电极和l型电极分别作为开关装置的主功率接线端。
2.根据权利要求1所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：若干组晶闸管模块同轴设置；每组晶闸管模块的u型电极外侧设置有绝缘瓷片；u型电极与绝缘瓷片紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括压接组件；若干组晶闸管模块固定设置于压接组件内侧；所述压接组件的长度可调。
4.根据权利要求3所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：还包括散热底板；若干组晶闸管模块设置于散热底板上；吸收电阻和吸收电容形成阻容吸收电路，设置于对应的晶闸管模块外侧的散热底板上。
5.根据权利要求4所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其特征在于：所述导热板包括第一导热板；所述第一导热板同轴设置于相邻的两组晶闸管模块之间并与相应的晶闸管模块的绝缘瓷片紧密贴合；所述第一导热板固定于散热底板上。
6.根据权利要求5所述的一种长初级直线电机用多相大电流分段供电开关装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文禄，李卫超，张育兴，张向明，张明元，曹静文，熊又星，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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