[发明专利]一种地铁供电24脉波整流柜用智能型半导体器件

说明书

一种地铁供电24脉波整流柜用智能型半导体器件，包括管壳座和管壳盖，在管壳座之上依次设有管芯、银片，在管芯两端设有定位环，所述管壳盖位于管壳座之上，两者密封连接，形成密闭空腔，在该密闭空腔内充填有惰性保护气体；在管壳盖上开设有直径为5～8mm的安装孔，在安装孔内嵌装有温度传感器，温度传感器位于管壳盖外侧轴向中心位置其顶部距离管壳盖内表面不大于2mm。本发明通过仿真分析计算选择新结构，在不影响既有半导体器件的电气结构和器件内部机械结构、密封结构的条件下，增加器件结温的测量功能，实现半导体器件结温的测量，达到实时状态识别，实现半导体器件可靠性的数据化。

技术领域

本发明属于地铁供电领域，具体涉及一种地铁供电24脉波整流柜用智能型半导体器件。

背景技术

地铁供电系统属于地铁领域关键系统。经历多年的高速建设，地铁运营线路和地铁供电设备规模和体量庞大、服役年限增加,故障率随之升高,极易造成车辆隧道内停运、站内客流超限等安全隐患。在此情况下，建立供电系统关键设备状态实时感知预警、全寿命管理、业务流程智能驱动、专家系统诊断与分析等四大核心功能于一体的大规模网络化供电智能运维体系,确保供电系统运营的安全、可靠与经济性，成为行业内急需解决的问题。

地铁供电系统中，整流变压器和整流器组成整流机组。由整流变压器将输入的10KV电源降压并移相后分为两组3AC1180V电源输出，再由整流器转换为 DC1500V后输出，单套整流机组构成12脉波整流电源，两套整流机组输出并联后形成24脉波整流电源，所以地铁供电系统中整流器也称为24脉波整流器。24 脉波整流机组配置上高压侧输入保护性开关和直流侧直流保护性开关后组成地铁供电系统。

传统的地铁供电系统24脉波整流器选择普通的大功率半导体二极管器件实现交流电源到直流电源的转换，这种整流二极管的核心构造是PN结(P型半导体和N型半导体联系后，在两者的联系而构成一个很薄的空间电荷区，这就是 PN结)。当PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向导通电流，称该状况为正向导通状况。当PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流，称该状况为反向阻断状况。温度特别是PN结结温度，是大功率半导体整流二极管关键状态参数,直接反映了功率半导体器件的电气性能,也反映了器件处于整流器安装环境后的可靠性。这种大功率半导体整流二极管一般选择压接式结构，该结构中整流二极管是面触摸型二极管，结面积较大，能接受较大的正向电流和较高的反向电压，同时可以方便器件两面布置散热器，保证工作条件下可靠散热。24脉波整流器半导体二极管在器件结构和散热结构设计确认后半导体二极管结温就成为表征器件可靠性的重要因素。依靠器件设计和器件在整流器设计过程中的散热分析和计算，并经过专门的特性试验后来保证半导体二极管性能稳定，对于半导体二极管结温的实时过程状态无法实现监控。

这种半导体二极管器件只具备电流的导通和截止能力，不具备状态感知功能，无法对其过程状态进行准确检测和全寿命管理，日常人工巡检也无法准确识别判定，使地铁供电系统安全运行存在隐患。

本发明主要针对地铁供电系统中关键的24脉波整流器中所使用的传统型半导体整流二极管器件，提出一种新的智慧型解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁供电24脉波整流柜用智能型半导体器件，通过仿真分析计算选择新结构，在不影响既有半导体器件的电气结构和器件内部机械结构、不影响器件的密封结构以保证器件电气性能和器件散热性能的条件下，增加器件结温的测量功能，实现半导体器件结温的测量，借助节温的数据分析，达到半导体器件可靠性实时状态识别的目的，实现半导体器件可靠性的数据化。

本发明采取的技术方案是：

一种地铁供电24脉波整流柜用智能型半导体器件，包括管壳座和管壳盖，在管壳座之上依次设有管芯、银片，在管芯两端设有定位环，所述管壳盖位于管壳座之上，两者密封连接，形成密闭空腔，在该密闭空腔内充填有惰性保护气体；在管壳盖上开设有安装孔，在安装孔内嵌装有温度传感器。