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兆瓦級靜態切換開關的創新點

創新點1:本項目晶閘管采用KP2500A/1600V 6路反并聯功率單元,2平板式單向晶閘管頭尾相接組成一組可控硅單元,共12個晶閘管組成了全新的拓撲結構,如圖1。這種拓撲結構DSP芯片可以對晶閘管分別進行控制,這樣可以縮短切換時間,避免環流的產生,同時DSP檢測電路速度極快,檢測時間嚴格控制在1ms之內,這樣可以保證大功率靜態切換開關切換時間在任何時候不大于5ms,帶敏感性負載切換也不會出現掉電現象。

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1 12個晶閘管拓撲結構

 

在靜態切換開關工作期間,DSP實時監測主電源和從電源的電壓和頻率情況,當主電源電壓或頻率出現不正常情況時,DSP第一時間發出控制信號并切斷可控硅觸發電流,并且極為迅速的打開備用電源,使大功率的靜態切換開關掉電切換也能滿足小于5ms的切換時間。當主電源恢復正常后,DSP檢測主電源電壓和頻率正常后,待主電源穩定后,自動切換回主電源工作,優先級切換時間為小于1.5ms靜態切換開關的兩路可控硅開通是嚴格互鎖的,主備電源之間切換不會產生沖擊電流,所有的轉換都在小于5ms的時間內完成,靜態切換開關系統原理圖如2所示。

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靜態切換開關系統原理圖

創新點2散熱采用風冷的方式,散熱風機選擇EBM大功率風機。晶閘管與散熱片擠壓在一起,成為一個帶電整體,每個散熱片模塊周圍用絕緣板絕緣,這樣每個散熱片形成一個封閉風道,總共6個封閉風道,這樣的設計結構風機在抽氣時,在每個散熱片中形成了一種環流的散熱方式,能把每個模塊工作中產生的熱量及時的帶走,并且無死角,這樣很好的解決了大功率設備的散熱問題,如圖3所示。

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3 晶閘管和散熱片整體模塊環流散熱方式

優點和積極效果

本發明研制了一款1700A大功率靜態切換開關,解決了大功率靜態切換開關遇到的切換時間長、散熱不滿足等問題,經用戶現場驗收,產品性能穩定、質量可靠,很好的滿足了大功率敏感性負載(如金屬鹵化燈等)不間斷的工作要求。


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