專利名稱：功率轉換器系統的制作方法
技術領域：
本實用新型說明了功率轉換器系統(Stromrichteranordnung)，如該功率轉換器 系統例如在風力發電設備或光伏設備中用于將在那里產生的電流與供電網絡相匹配。風力 發電設備依賴于風速產生頻率變化的且時變性的輸出電壓。在光伏設備中通常產生時變性 的直流電壓。但是為了供電網絡饋電，大多數情況下必須產生頻率恒定的限定的電壓。
背景技術：
為此，例如由DE 198 32 225 Al公知市場上常見的功率半導體模塊的級聯的系 統。本實用新型說明了這樣的級聯的系統的系統集成，該系統集成優選適用于超過IOOkW 的較高功率。
發明內容本實用新型的任務在于，介紹一種用于較高功率的功率轉換器系統，該功率轉換 器系統模塊式地由市場上常見的功率半導體模塊組成，其中，該結構易于被觸及并以節省 空間的方式構成。該任務依據本實用新型通過具有權利要求1的特征的功率轉換器系統來解決。優 選的實施方式在從屬權利要求中加以介紹。具有容納裝置的功率轉換器系統形成了本實用新型的出發點，該容納裝置優選被 構成為公知的開關柜。至少兩個功率轉換器組件被布置在容納裝置中。每個功率轉換器組 件分別配屬有冷卻裝置。在該冷卻裝置上布置有至少一個功率半導體模塊，但優選成排地 布置有多個相同類型的市場上常見的功率半導體模塊。此外，這些功率半導體模塊分別適 配于電路地與電容器裝置相連。依據本實用新型，每兩個功率轉換器組件以如下方式布置在容納裝置內，即，各個 冷卻裝置彼此相向地布置。在這里，空氣冷卻裝置或液體冷卻裝置同樣地適合作為冷卻裝 置。在使用空氣冷卻裝置的情況下特別優選的是，流動管道垂直于功率半導體模塊的排布 置地分布，這是因為由此，對于每個功率半導體模塊提供足夠的、相同溫度的冷空氣。此外，功率轉換器組件借助于連接裝置與容納裝置相連。該連接裝置優選被構成 為與開關柜直接連接的導軌系統，以便可以容易地將各個功率轉換器組件裝入開關柜中， 或者在需要時同樣更換功率轉換器組件。另外優選的是，各個冷卻裝置是彼此保持間距的或被彼此直接接觸地布置。根據本實用新型，有利的是，將多個功率半導體模塊以多個適配于電路地彼此連 接的組來布置，以構成單個功率轉換器子系統，所述功率轉換器子系統分別具有自己的所 配屬的電容器裝置。
本實用新型的特別優選的改進方案在各個實施例的說明中列出。此外，有創造性的解決方案借助于實施例和圖1至4來進一步說明。圖1以三維視圖示出依據本實用新型的功率轉換器系統；圖2以三維視圖示出依據本實用新型的功率轉換器系統的兩個功率轉換器組件；圖3以第一俯視圖示出兩個功率轉換器組件；以及圖4以第二俯視圖示出另外兩個功率轉換器組件。
具體實施方式
圖1以三維視圖示出依據本實用新型的功率轉換器系統1。構成功率轉換器系統 的容納裝置的開關柜6被示出。該開關柜6在其下分界面10和上分界面12上分別具有兩 個用于對兩個布置在這里的功率轉換器組件2進行容納和引導的導軌系統16。功率轉換器 組件2在這里具有空氣冷卻裝置200作為冷卻裝置20，該空氣冷卻裝置200可以借助于多 個通風器4從正側被施以冷空氣。相應的冷空氣排出口位于開關柜6對置的側上。在圖2 中再次更詳細地示出兩個功率轉換器組件2。圖2同樣以三維視圖示出兩個功率轉換器組件2。每個功率轉換器組件2在這里 具有分為三個組3的分組，這三個組3通常配屬給三種不同的相位。所述組3中的每一個 在其一側由多個功率半導體模塊30構成，這些功率半導體模塊30適配于電路地與所配屬 的電容器裝置40相連。電容器裝置40具有可以與功率轉換器系統1的外部接口相連的直 流電流連接裝置42。交流電壓接口 32被直接布置在組3的各個功率半導體模塊30上。這樣的功率轉換器系統1可以例如被構成為轉換器(Umrichter)，其中，進入的交 流電壓借助于第一功率轉換器組件2a被整流，能量被暫存到電容器單元40中并借助于第 二功率轉換器組件2b產生具有希望頻率的所希望的電壓。在這里，三個組3的劃分是有利 的，這是因為每個組3既可以在輸入側又可以在輸出側分別配屬給一個相位。功率轉換器系統1的另一有利的構造方案是具有直流電壓輸入端的三相逆變器。 于是在這里有利的是，相對置的組被分別共同地配屬給一個輸出相位。然而，這兩種有利的應用不視為對功率轉換器系統的可行的構造方案的限制。在這里示出的構造方案中，兩個功率轉換器組件2a/b被彼此鏡像對稱地構造，其 中，鏡面由x_y平面形成。因此，在該布置中兩個功率轉換器組件2a/b的交流電流接口 32 被布置在前側，由此，簡單地實現了其它的電連接。直流電流接口分別在側向上處于背離冷 卻裝置20的側上。兩個功率轉換器組件2的冷卻裝置20自身彼此處于直接接觸中。這對 于通過空氣冷卻裝置200從功率半導體模塊30中導出熱量是有利的。圖3在x-y平面上的第一俯視圖中示出兩個功率轉換器組件2。再次示出兩個具 有空氣冷卻裝置200的功率轉換器組件2，其中，在這里兩個功率轉換器組件2彼此相對具 有間距，由此這種布置對于更簡單的裝配或者還有在修理時的拆卸是行得通的。在這里同樣示出了功率半導體模塊30，其中每四個組成一個組3進而構成一個功 率轉換器子系統。一個組3的各個功率半導體模塊30相同類型地構造有半橋電路并且一 個組3的各個功率半導體模塊30并聯連接。因此在這里每四個功率半導體模塊30構成一 個相位的功率轉換器子系統。每個功率轉換器子系統具有其自己的冷卻裝置和其自己的電 容器裝置40。可能有利的是，將功率轉換器 件2的各個電容器裝置40相連，以便實現負載的對稱分配。同樣有利的是，冷卻裝置20彼此機械連接，以便獲得作為子系統的功率轉換器 組件2。對于功率轉換器組件2的這樣的構造和布置有利的是，空氣冷卻裝置200的流動管 道202在ζ方向上，也就是垂直于功率半導體模塊30的排地分布。圖4以x-z平面上的第二俯視圖示出另外兩個功率轉換器組件2。與依據圖3的 系統有區別的是，在這里設置有功率轉換器組件2的液體冷卻裝置。此外，兩個功率轉換 器組件2被完全相同地構造并被布置為彼此相對轉過180°。這以如下方式簡化了結構， 即，所有的功率轉換器組件2可以相同地制造進而所有的功率轉換器子系統可以相同地制 造。此外，這種系統在與具有入口和出口 206的液體冷卻裝置組合的情況下是有利的，因為 這種系統允許χ方向上的更緊湊的結構。同樣示出了帶有配屬的、連至功率半導體模塊30的電連接裝置42的電容器裝置 40以及示出了同樣與功率半導體模塊30相連的交流電流接口 32。
權利要求功率轉換器系統(1)，所述功率轉換器系統具有容納裝置(6)、至少兩個功率轉換器組件(2)，所述功率轉換器組件(2)分別帶有冷卻裝置(20)、至少一個布置在所述冷卻裝置(20)上的功率半導體模塊(30)以及帶有就此適配于電路地連接的電容器裝置(40)，其中，每兩個功率轉換器組件(2)以如下方式布置在所述容納裝置中，即，各個所述冷卻裝置(20)是彼此相向的，并且其中，所述功率轉換器組件(2)利用連接裝置(16)與所述容納裝置(6)相連。
2.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，所述連接裝置(16)被構成為導軌系統。
3.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，各個所述冷卻裝置(20)是彼此保持間 距的或者被彼此直接接觸地布置。
4.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，將所述冷卻裝置(20)構成為液體冷卻直ο
5.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，將所述冷卻裝置(20)構成為空氣冷卻 裝置(200)。
6.按權利要求5所述的功率轉換器系統，其中，將所述空氣冷卻裝置(200)以如下方式 構造，即，流動管道(202)垂直于所述功率半導體模塊(30)的排地分布。
7.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，將多個所述功率半導體模塊(30)以多 個適配于電路地彼此連接的組(3)來布置，以構成單個功率轉換器子系統，所述功率轉換 器子系統分別具有自己的所配屬的電容器裝置(40)。
8.按權利要求7所述的功率轉換器系統，其中，每個功率轉換器子系統具有自己的所 配屬的冷卻裝置(20)。
9.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，各個所述功率轉換器組件(2)彼此鏡像 對稱地布置。
10.按權利要求1所述的功率轉換器系統，其中，各個所述功率轉換器組件(2)被布置 為彼此相對扭轉180°。
專利摘要本實用新型涉及一種功率轉換器系統(1)，具有容納裝置(6)、至少兩個功率轉換器組件(2)，功率轉換器組件(2)分別帶有冷卻裝置(20)、至少一個布置在冷卻裝置(20)上的功率半導體模塊(30)以及帶有就此適配于電路地連接的電容器裝置(40)，其中，每兩個功率轉換器組件(2)以如下方式布置在容納裝置中，即，各個冷卻裝置(20)是彼此相向的，并且其中，功率轉換器組件(2)利用連接裝置(16)與容納裝置(6)相連。該功率轉換器系統模塊式地由市場上常見的功率半導體模塊組成，其中，該結構易于被觸及并以節省空間的方式構成。
文檔編號H05K7/20GK201656746SQ200920219600
公開日2010年11月24日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年9月19日
發明者夫朗蘇瓦斯·萬伏特, 布里格·奧蘭 申請人:賽米控電子股份有限公司