Brevet FR2307376A1 — publié le 19761105

l'invention est relative à une colonne de thyristors comprenant des thyristors en forme de disques maintenus empilés et élastiquement, un refroidisseur, qui sert également â la conduction du courant électrique, étant appliqué contre chaque face de chaque thyristor en forme de disque. De telles colonnes de thyristors sont connues par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le n0 1.914.790, par exemple, colonnes prévues pour un refroidissement par eau. Les refroidisseurs peuvent cependant Mettre aussi prévus pour un refroidissement par air. Ces colonnes de thyristors sont utilisées comme blocs fonctionnels pour la construction de groupes convertisseurs statiques. Dans les convertisseurs statiques de cette sorte il peut se manifester des surintensités et des surtensions, qui Imposent des sollicitations intolérables aux thyristors en forme de disques. Les systèmes de protection pour les thyristors en forme de disques sont constitués par des coupecircuits et des câblages distincts, ainsi qu'il ressort de l'ouvrage "thyristor-iandbuchN , Siemens AG 1967, pp.l48 198, en partioulier pp. 154 - 156, 169 et 193 - 195.Les coupe-circuit , et, le cas échéant, des éléments de câblage générateurs de chaleur,des résistances par exemple, doivent être refroidis, et il est prévu à cette fin un système de re froidissement distinct, par exemple un circuit de refroidissement par air lorsque le refroidissement de la colonne se fait par eau. Ce système de refroidissement distinct exige des composants supplémentaires, ce qui augmente le coût du convertisseur statique et implique un plus grand encombrement. L'objectif à atteindre consiste à monter une colonne de thyristors du type précité, de telle manière qu'un sys tème de refroidissement distinct pour coupe-circuit , et le cas échéant, pour éléments de câblage, puisse être omis. 8uivant l'invention, ce but est atteint par le fait que l'on intercale entre les thyristors en forme de disques empilés et Juxtåposés au moins un coupe-circuit dont les deux faces frontales s'appliquent chacune contre un refroidisseur qui sert aussi à la conduction du courant électrique. Dans la colonne de thyristors suivant l'invention, les coupe-circuit sont intégrés à la colonne et sont refroidis ensemble avec les thyristors. La conduction du courant se fait, comme dans la colonne de thyristors connue, par l'intermédiaire des refroidisseurs. I1 est ainsi inutile de prévoir des composants supplémentaires pour la conduction du courant et des éléments de construction portants additionnels. Les coupe clrcuit incorporés en complément n'occasionnent qu'une légère agmentation de l'encombrement, de sorte que l'on obtient, à côté d'un montage économique, une forme de construction compacte du bloc fonctionnel et donc aussi du convertisseur statique construit avec de tels blocs fonctionnels.Finalement,les coupe-circuit peuvent entre refroidis plus efficacement, ce qui aboutit à une meilleure utilisation tant des coupe-circuit que des thyristors. Une solution particulièrement favorable consiste à disposer, dans une colonne de thyristors, deux coupe-circuit l'un à proximité de l'autre, séparés uniquement par des refroidisseurs. On peut disposer entre les deux coupe-circuit deux refroidisseurs séparés l'un de l'autre par une plaque en matière isolante. Cette forme de construction permet de monter des convertisseurs statiques de divers types, par exemple en montage en pont avec coupe-circuit de branchement en utilisant les mêmes colonnes de thyristors, qui conviennent pour l'exécution en série. Ceci signifie une simplification notable de l'exécution et donc une réduction du prix de revient. Dans les colonnes de thyristors comportant des élé ment s de câblage générateurs de chaleur pour les thyristors en forme de disques, il est avantageux de réunir les refroidisseurs à conduction de chaleur à ces éléments de montage générateurs de chaleur. Par exemple, ces éléments de cåblage peuvent être fixés aux refroidisseurs soit directement soit au moyen de barres conductrices de chaleur. Ceci rend inutile le système de refroidissement distinct pour le cabrage et permet d'économiser les frais y relatifs. La colonne de thyristors suivant l'invention est exposée d'une manière détaillée ci-après en se référant aux figures 1 et 2. Ces figures représentent deux exemples de réalisation. La colonne de thyristors représentée sur la figure 1 comprend deux thyristors 1 en forme de disques, un refroidisseur 2 étant appliqué contre chaque face d'un thyristor 1. Cet exemple de réalisation représente une colonne de thyristors à refroidissement par liquide. l'es refroidisseurs pour le refroidissement par liquide dans une telle colonne de thyristors sont connus, par exemple, par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'bllèmagne sous le n0 2 160.302. À titre de variante par rapport à cet exemple de réalisation, on peut prévoir plusieurs thyristors en forme de disques bran chés en série et l'on peut faire appel à des refroidisseurs à refroidissement par air, ainsi qu'il a été mentionné plus haut. Aux tubulures de raccordement 3 des refroidisseurs 2 sont adaptés des tronçons de conduits 4 qui établissent i# tîraJet peur l'agent de refroidissement liquide,-traet darse lequel, suivant cet exemple, les deux thyristors 1 de la colonne de thyristors sont branchés thermiquement en série. Les thyristors 1 en forme dn disques et les refroidisseurs 2 sont serrés, au moyen d'éléments isolants 5 et d'un élément de pression 6, dans un cadre formé essentiellement par deux tirants 7 et 8 et deux plaques de serrage 9 et 10. Un des éléments isolants 5 est appliqué contre la plaque de serrage 10, l'autre élément isolant 5 étant appliqué contre l'élément de pression 6.En ce qui concerne la constitution de l'élément de pression 6, on se reportera, par exemple, à la demande de brevet publiée en République Fédérale d'llllemagne sous le n0 1 914.790, mentionnée plus haut. l'accumulateur d'énergie de l'élément de pression 6 est constitué essentiellement par des rondelles Belleville 11, qui assurent l'application d'un ef- fort de pression élastique aux refroidisseurs 2 et aux thyristors 1. Dans le cadre ci-dessus sont en outre enserrés deux coupe-circuit 12 situés au voisinage l'un de l'autre entre les thyristors 1. Les deux coupe-circuit 12 sont séparés par un refroidisseur 2', contre lequel ils s'appliquent par leurs faces frontales l2a. La face frontale 12t de chaque coupecircuit est appliquée contre un autre refroldisseur 2 , lequel est pressé contre un des thyristors i en forme de disque. les faces frontales 12a et 12b des coupe-circuit 12 peuvent aussi entre réunies mécaniquement aux refroidisseurs 2' et 2, à l'aide de vis par exemple. Le refroidisseur 2' est inclus dans le circuit de refroidissement au moyen de conduits 4 et est thermiquement en série avec les autres refroidisseurs. Les raccordements électriques pour les thyristors en forme de disques sont connectés directement aux refroidisseurs 2 et au refrc- disseur- 2', ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le n0 2 160.302, déjà citée, par exemple. Dans la colonne de thyristors décrits ici, les coupecircuit 12 sont calés à l'aide du cadre, lequel est également prévu dans la colonne de thyristors connue. Il est donc inutile de prévoir des éléments de construction portants supplémentaIres pour la fixation des coupe-circuit 12. Etant donné que l'amenée de courant aboutit directement au refroidisseur 2', il est inutile de prévoir des composants conducteurs de courant supplémentaires. D'autre part, le refroidisseur 2' est inclus dans le circuit de refroidissement pour les thyristors 1 , de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un système de refroidissement spécial pour les coupe-circuit 12.Ces derniers peuvent entre des coupe-circuit courants du commerce, munis d'un boulon pour être vissés aux refroidisseurs ou dans lesquels les faces frontales 12a et 12b sont simplement constituées par des surfaces planes qui conviennent pour l'application contre les refroidisseurs 2 et 2'. Pour faire la démonstration des possIbilités d'application multiples du bloc fonctionnel représenté par la figure 1, on a représenté dans la figure la le schéma d'#i mon-tage en pont triphasé constitué avec des blocs fonctionnels suivant la figure 1. Ici, chaque branche du pont est constituée par une colonne de thyristors telle q'elle est représentée sur la figure 1. Le refroidisseur 2' de chaque colonne de thyristors est connecté en tant que borne de courant alternatif, par l'intermédiaire d'un transformateur 13 du convertisseur statique, aux phases R, S, T d'un réseau de courant triphasé. Les refroidisseurs extérieurs 2 de la colonne de thyristors constituent les bornes de courant continu du pont triphasé, connecté à une charge ohmique et inductive 14.Un circuit RC comprenant une résistance 15 et un condensateur 16 est branché en parallèle, à titre d'exemple de câblage, avec chaque thyristor en forme de disque 1 du montage en pont triphasé. Il ressort de la publication citée plus haut que ce cablage est employé couramment en vue de la limitation de tension en ce qui concerne les surtensions dues à l'effet d'accumulation de porteurs. Dans ce câblage, la résistance 15 constitue un composant générateur de chaleur. Pour cette raison, il est prévu, dans la colonne de thyristors suivant la figure 1, de réunir directement la résistance 15 mécaniquement à un des refroidisseurs 2, à l'aide de vis par exemple Ainsi qu'il a été dit plus haut, la résistance 15 peut aussi etre fixée au refroidisseur 2 au moyen d'une barre conductrice de chaleur.Ceci rend inutile un système de refroidissement distinct pour les résistances 15 et, de plus, ces éléments de câblage n'exigent pas d'éléments de construction portants ou conducteurs de courant particuliers. La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation. Dans celui-ci on a intercalé entre les coupe circuit 12 deux refroidisseurs 2" , séparés électriquement par une plaque 17 en matière isolante. Les amenées de courant aboutissent séparément aux refroidisseurs 2". Ces amenées de courant n'ont pas été représentées non plus, afin de ne pas nuire à la clarté du dessin. On prévoit deux circuits de refroidissement 41 et 4", la disposition étant telle que les refroidisseurs 2 et 2" d'une moitie de la colonne de thyristors sont branchés thermiquement en série dans chacun des circuits de refroidissement 4' et 4".Dans cette forme de construction, les deux moitiés de la colonne de thyristors sont électriquement séparées, ce qui étend notablement la gamme des groupes convertisseurs statiques pouvant Autre construits à l'aide du bloc fonctionnel suivant l'invention. En résumé on peut constater que, grâce à l'intégra- tion des coupe-circuit dans la colonne de thyristors et à leur réfrigération dans le circuit de refroidissement de cette co- lonne, on a réalisé un oloc fonctionnel avec lequel il est possible d'établir d'après le système modulaire au moyen d'un petit nombre de composants convenant pour la production en série, une grande variété de groupes convertisseurs statiques, dans lesquels il n'est plus nécessaire de prévoir un système de refroidissement distinct pour les coupe-circuit , pas plus que, le cas échéant, pour des éléments de câblage générateurs de chaleur. Il convient de souligner que le système suivant l'invention n'exige pas d'éléments de construction supplémentaires et que les coupe-circuit n'augmentent l'encombrement que dans une faible mesure. REVENDICATIONS 1. Colonne de thyristors comprenant des thyristors en forme de disques empilés et juxtaposés, et maintenus élastiquement, un refroidisseur, qui sert également à la conduction du courant électrique, étant appliqué contre chaque face de chaque thyristor, caractérisée en ce que l'on intercale entre les thyristors en forme de disques, empilés et juxtaposés, au moins un coupe-circuit dont les deux faces frontales s'appliquent chacune contre un refroidisseur qui sert aussi à la conduction du courant électrique. 2. Colonne de thyristors suivant la revendication 1 , caractérisée en ce que deux coupe-circuit sont disposés l'un au voisinage de l'autre et ne sont séparés que par des refroidisseurs. 3. Colonne de thyristors suivant la revendication 2, caractérisée en ce que deux refroidisseurs sont dis-posés entre les deux coupe-circuit , une plaque en matière isolante étant prévue entre ces refroidisseurs. 4. Colonne de thyristors suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, qui comprend des éléments de cabrage générateurs de chaleur, pour les thyristors en forme de disques, caractérisée en ce que les refroidisseurs sont réunis à conduction de chaleur aux aéménts de câblage générateurs de chaleur.