УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ Российский патент 2015 года по МПК H02M5/293 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к преобразователю мощности, который непосредственно преобразует мощность переменного тока промышленной частоты в произвольную мощность PC.

Уровень техники

[0002] В качестве преобразователя мощности, который имеет небольшое число компонентов для того, чтобы обеспечивать уменьшение размера устройства, и непосредственно и эффективно преобразует мощность переменного тока в мощность переменного тока, известен матричный преобразователь (патентный документ 1).

[0003] Тем не менее, в вышеуказанном традиционном матричном преобразователе, разводка для подключения демпфирующей схемы, которая является схемой защиты переключающего элемента, к переключающему элементу нежелательно имеет большую длину.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0004] Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) (Tokkai) 2006-333590.

Сущность изобретения

[0005] Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять преобразователь мощности, который может сокращать расстояние разводок между схемой защиты и переключающим элементом.

[0006] В настоящем изобретении, часть схемы защиты переключающего элемента находится между выходными линиями.

[0007] Согласно настоящему изобретению, поскольку выходные линии исходят в одном направлении, части схемы защиты разрешается формировать линию, и за счет этого может сокращаться расстояние разводок между схемой защиты и переключающим элементом.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг.1 является электрической схемой, показывающей систему преобразования мощности, к которой на практике применяется вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2A является видом сверху преобразователя мощности варианта осуществления настоящего изобретения в процессе сборки.

Фиг.2B является другим видом сверху преобразователя мощности варианта осуществления настоящего изобретения в процессе сборки.

Фиг.2C является еще одним другим видом сверху преобразователя мощности варианта осуществления настоящего изобретения в процессе сборки.

Фиг.2D является видом сбоку преобразователя мощности варианта осуществления настоящего изобретения в процессе сборки.

Фиг.3 показывает виды сверху и сбоку, иллюстрирующие схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра преобразователя мощности по фиг.2.

Фиг.4A является видом сверху, иллюстрирующим другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг.3.

Фиг.4В является видом сбоку по фиг.4А.

Фиг.5 показывает виды сверху и сбоку, иллюстрирующие еще одну другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг.3.

Фиг.6 показывает виды сверху и сбоку, иллюстрирующие другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг.3.

Фиг.7 является электрической схемой, показывающей систему преобразования мощности, к которой на практике применяется другой вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 показывает виды сверху и сбоку, иллюстрирующие схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра преобразователя мощности по фиг.7.

Фиг.9 показывает виды сверху и сбоку, иллюстрирующие другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра преобразователя мощности по фиг.7.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

[0009] Структура системы 1 преобразования мощности

Во-первых, со ссылкой на фиг.1 описывается краткая структура системы преобразования мощности, к которой на практике применяется вариант осуществления настоящего изобретения. Система 1 преобразования мощности из этого примера является системой, в которой мощность трехфазного переменного тока, поданная из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, непосредственно преобразуется в мощность однофазного переменного тока посредством преобразователя 3 мощности варианта осуществления настоящего изобретения, и после того, как напряжение преобразованной мощности переменного тока повышается или понижается посредством трансформатора 4 до подходящего значения, преобразованная мощность переменного тока преобразуется посредством выпрямителя 5 в мощность постоянного тока, чтобы заряжать вторичную батарею 6. Следует отметить, что посредством номера 7 обозначается сглаживающая схема.

[0010] В системе 1 преобразования мощности этого примера выходные линии (указываемые посредством R-фазы, S-фазы и Т-фазы), в которые подается мощность трехфазного переменного тока из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, имеют в каждой фазе схему 8 фильтра, которая гасит волну высшей гармоники для подавления шума. Схема 8 фильтра из этого примера содержит три реактора 81 фильтра, соответственно, подключенные к R-, S- и Т-фазам, и шесть конденсаторов 82L и 82R фильтра, каждый из которых подключен между R-, S- и Т-фазами. Далее описывается схема размещения конденсаторов 82L и 82R фильтра (которые указываются в качестве конденсаторов 821-836 фильтра на фиг.3-6).

[0011] В системе 1 преобразования мощности из этого примера мощность трехфазного переменного тока подается в преобразователь 3 мощности через схему 8 фильтра и преобразуется в мощность однофазного переменного тока. Преобразователь 3 мощности этого примера оснащается шестью двунаправленными переключающими элементами 31, которые скомпонованы в матричной форме, соответствующей R-, S- и Т-фазам. Далее, когда нужно обобщенно описать один двунаправленный переключающий элемент, пояснение приводится посредством использования ссылки с номером 31, тогда как, как показано на фиг.1, когда нужно обобщенно описать указанный один из шести двунаправленных переключающих элементов, пояснение приводится посредством использования ссылок с номерами 311-316.

[0012] Каждый из двунаправленных переключающих элементов 31 из этого примера состоит из IGBT-модуля, в котором IGBT (т.е. биполярный транзистор с изолированным затвором), который является полупроводниковым переключающим элементом, и диоды обратного тока (обратные диоды) комбинируются и подключаются через встречно-параллельное соединение. Следует отметить, что каждый из двунаправленных переключающих элементов 31 не ограничивается проиллюстрированным. Иными словами, переключающий элемент может иметь другую конструкцию. Например, переключающий элемент может иметь конструкцию, в которой два элемента, не проводящего в обратном направлении IGBT, подключаются через встречно-параллельное соединение.

[0013] Каждый из двунаправленных переключающих элементов 31 оснащается демпфирующей схемой 32 для защиты двунаправленного переключающего элемента 31 от перенапряжения, неизменно возникающего, когда двунаправленный переключающий элемент 31 подвергается операции включения/выключения, причем демпфирующая схема 32 включает в себя комбинацию из одного демпфирующего конденсатора и трех диодов, которые скомпонованы на входной и выходной сторонах двунаправленного переключающего элемента 31. Далее, когда, в общем, нужно описать одну демпфирующую схему, пояснение приводится посредством использования ссылки с номером 32, тогда как, как показано на фиг.1, когда нужно описать указанную одну из шести демпфирующих схем, пояснение приводится посредством использования ссылок с номерами 321-326.

[0014] Система 1 преобразования мощности из этого примера оснащается схемой 9 управления матричным преобразователем для осуществления управления включением/выключением двунаправленных переключающих элементов 31 преобразователя мощности. В схему 9 управления матричным преобразователем вводятся значение напряжения, поданного из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, значение постоянного тока, который выводится, и целевой уровень управляющего тока, и после этого на их основе соответствующие стробирующие сигналы двунаправленных переключающих элементов 31 управляются с возможностью регулировать мощность однофазного переменного тока, направленную в трансформатор 4. Вследствие этого, получается целевая мощность постоянного тока.

[0015] Трансформатор 4 функционирует с возможностью повышать или понижать напряжение мощности однофазного переменного тока, которая преобразована посредством преобразователя 3 мощности, до требуемого значения. Выпрямитель 5 оснащается четырьмя выпрямительными диодами, чтобы преобразовывать отрегулированную мощность однофазного переменного тока в мощность постоянного тока. Сглаживающая схема 7 оснащается катушкой и конденсатором для сглаживания пульсирующего тока, содержащегося в выпрямленном постоянном токе, так что пульсирующий ток сглаживается таким образом, что он демонстрирует форму, очень похожую на постоянный ток.

[0016] Посредством системы 1 преобразования мощности, имеющей вышеуказанную конструкцию, мощность трехфазного переменного тока из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока непосредственно преобразуется посредством преобразователя 3 мощности в мощность однофазного переменного тока, и после того как преобразованная мощность однофазного переменного тока регулируется по напряжению, отрегулированная мощность однофазного переменного тока преобразуется в мощность постоянного тока. За счет этого заряжается вторичная батарея 6. Следует отметить, что вышеуказанная система 1 преобразования мощности является одной из проиллюстрированных систем, к которым на практике применяется преобразователь 3 мощности настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничено применением только к вышеуказанной системе 1 преобразования мощности. Иными словами, когда, по меньшей мере, одна из электроэнергии, которая должна быть преобразована, и электроэнергии, которая преобразована, является мощностью многофазного переменного тока, настоящее изобретение является применимым к другим системам преобразования мощности.

[0017] Компоновка частей преобразователя 3 мощности. Далее описывается пространственная компоновка частей, которые составляют преобразователь 3 мощности по фиг.1, со ссылкой на фиг.2-6. Следует отметить, что части, идентичные частям, показанным на фиг.1, указываются посредством идентичных ссылок с номерами для показа взаимного соотношения между ними.

[0018] Фиг.2 включает в себя фиг.2A-2D. Фиг.2A является видом сверху в процессе сборки, показывающим шесть двунаправленных переключающих элементов 31 (каждый из которых называется IGBT-модулем), смонтированных на верхней поверхности радиатора 10. Фиг.2В является видом сверху в процессе сборки, показывающим, в дополнение к двунаправленным переключающим элементам, электрические шины, которые предоставляются, чтобы соединять терминалы двунаправленных переключающих элементов 31. Фиг.2C является видом сверху в процессе сборки трех диодов, которые являются частями демпфирующей схемы 32, и конденсаторов 82 фильтра схемы 8 фильтра, показывающим смонтированные три расположенных на левой стороне конденсатора фильтра. Фиг.2D является видом сбоку вышеуказанного устройства. Поскольку части, которые составляют преобразователь 3 мощности настоящего изобретения, взаимно перекрываются при просмотре в плоскости, нижеприведенное пояснение касательно важных фрагментов приводится посредством использования других чертежей.

[0019] Как показано на фиг.2 и 3, каждый двунаправленный переключающий элемент 31 из этого примера предоставляется на верхней поверхности модульного комплекта с входными и выходными терминалами и промежуточным терминалом, который является одним из двух промежуточных терминалов, соответственно, предоставленных посредством двух спаренных IGBT. Из шести двунаправленных переключающих элементов 311-316, показанных на фиг.3, три расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих элемента 311, 313 и 315 имеют входной терминал на левом конце, выходной терминал на правом конце и промежуточный терминал в середине. Кроме того, из шести двунаправленных переключающих элементов 311-316, показанных на фиг.3, три расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих элемента 312, 314 и 316 имеют входной терминал на правом конце, выходной терминал на левом конце и промежуточный терминал в середине. Хотя терминал затвора каждого двунаправленного переключающего элемента 31 монтируется на фрагменте, отличном от модульного комплекта, иллюстрация терминала затвора исключается.

[0020] Как видно из фиг.2 и 3, шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 закрепляются на верхней поверхности радиатора 10 посредством такого средства соединения, как болты и т.п. Как видно из таких чертежей, шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 компонуются таким образом, что спаренные двунаправленные переключающие элементы 311 и 312, спаренные двунаправленные переключающие элементы 313 и 314 и спаренные двунаправленные переключающие элементы 315 и 316 размещаются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой (центральной) линии CL. Другими словами, два двунаправленных переключающих элемента 311 и 312, два двунаправленных переключающих элемента 313 и 314 и два двунаправленных переключающих элемента 315 и 316, которые спариваются относительно направления, в котором протягиваются три контактных вывода (т.е. входной терминал, промежуточный терминал и выходной терминал) каждого двунаправленного переключающего элемента 31, соответственно, размещаются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL. Далее, эта компоновка перефразируется как ″компоновка рядом относительно осевой линии CL или выходных линий Р и N, каждая из которых соединяет выходные терминалы″. Следует отметить, что компоновка отличается от компоновки, показанной на фиг.5, которая описывается в дальнейшем. Дополнительно следует отметить, что спаренные двунаправленные переключающие элементы означают пару двунаправленных переключающих элементов, которые подключаются к идентичной фазе R, S или Т входной линии.

[0021] Посредством компоновки спаренных двунаправленных переключающих элементов 311 и 312, спаренных двунаправленных переключающих элементов 313 и 314 и спаренных двунаправленных переключающих элементов 315 и 316 на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой линии CL, как описано выше, можно предоставлять схему размещения, в которой выходные линии Р и N (электрические шины 331 и 332) исходят в одном направлении с кратчайшим расстоянием. Если длина компоновки разводок, через которую выводится высокочастотная мощность переменного тока, является большой, на компоновку легко оказывает влияние L-компонент. Тем не менее, в компоновке разводок согласно изобретению, влияние посредством L-компонента может подавляться. Это подавление является преимуществом по сравнению с компоновкой другого примера по фиг.5. Иными словами, выходные линии Р и N показывают почти прямые линии до достижения трансформатора 4.

[0022] Кроме того, как упомянуто выше, терминалы, предоставленные на правых концах двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, размещенных на левой стороне относительно осевой линии CL, являются выходными терминалами, а терминалы, предоставленные на их левых концах, являются входными терминалами. При этом терминалы, предоставленные на левых концах двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 316, размещенных на правой стороне относительно осевой линии CL, являются выходными терминалами, а терминалы, предоставленные на их правых концах, являются входными терминалами.

[0023] К входным терминалам, предоставленным на левых концах двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, размещенных на левой стороне относительно осевой линии CL, подключены входные линии R, S и Т одной группы, ответвленной от входных линий из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, причем входные линии R, S и Т одной группы протягиваются к осевой линии CL, и к входным терминалам, предоставленным на правых концах двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 416, размещенных на правой стороне относительно осевой линии CL, подключены входные линии R, S и Т другой группы, ответвленной от входных линий из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, причем входные линии R, S и Т другой группы протягиваются к осевой линии CL. Иными словами, к входным терминалам двунаправленных переключающих элементов 311 и 312 подключена R-фаза, к входным терминалам двунаправленных переключающих элементов 313 и 314, подключена S-фаза, и к входным терминалам двунаправленных переключающих элементов 315 и 316 подключена Т-фаза. Посредством задания направления, в котором левые и правые входные линии R, S и Т протягиваются для соединения с входными терминалами, равным направлению к осевой линии CL, расстояние радиатора 10 в направлении влево и вправо может быть уменьшено по сравнению с расстоянием для другой компоновки, показанной на фиг.6.

[0024] В компоновке по фиг.1, входные линии R, S и Т из трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока к преобразователю 3 мощности ветвятся в позиции между блоком реакторов 81 фильтра и блоком конденсаторов 82L и 82R фильтра. Тем не менее, может использоваться модификация, в которой ветвление выполняется в верхней позиции реакторов 81 фильтра, и входные линии R, S и Т, разветвленные таким образом, соответственно, содержат реакторы 81 фильтра.

[0025] К выходным терминалам, предоставленным на правых концах двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, размещенных на левой стороне относительно осевой линии CL, подключается одна электрическая шина 331, которая составляет выходную линию Р преобразователя 3 мощности, а к выходным терминалам, предоставленным на левых концах двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 316, размещенных на правой стороне относительно осевой линии CL, подключается одна электрическая шина 332, которая составляет выходную линию N преобразователя 3 мощности. Передние концы этих электрических шин 331 и 332 подключаются к трансформатору 4. Эти электрические шины 331 и 332 и нижеуказанные электрические шины состоят из электропроводящего тела, имеющего хорошую удельную электропроводность, такого как медь и т.п.

[0026] Входные терминалы спаренных двунаправленных переключающих элементов 311 и 312, размещенных на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, подключаются через электрическую шину 333, входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 313 и 314 подключаются через электрическую шину 334, и входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 315 и 316 подключаются через электрическую шину 335. В эквивалентной схеме по фиг.1, разводки, соответствующие таким электрическим шинам, указываются посредством идентичных ссылок с номерами. В свете функции преобразователя 3 мощности эти электрические шины 333-335 не представляют важность. Таким образом, эти электрические шины могут исключаться.

[0027] При просмотре при виде сверху эти электрические шины 333-335 выполнены с возможностью пересекать электрические шины 331 и 332, которые составляют выходные линии Р и N. Тем не менее, как видно из вида сбоку по фиг.3, электрические шины 333-335, которые подключают противоположные входные терминалы, скомпонованы в позиции выше электрических шин 331 и 332 выходных линий Р и N, и в силу этого между ними предоставляется так называемое пересечение на разных уровнях с тем, чтобы не вызывать взаимные помехи между ними.

[0028] Посредством подключения спаренных элементов двунаправленного переключателя 311 и 312, размещенных на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, спаренных двунаправленных переключающих элементов 313 и 314 и спаренных двунаправленных переключающих элементов 315 и 316, конденсаторы 82L и 82R фильтра, каждый из которых размещается между фазами, могут совместно использоваться. Иными словами, между R-фазой и S-фазой, показанной на левой стороне по фиг.1, компонуется конденсатор 821 фильтра, а между R-фазой и S-фазой, показанной в правой части чертежа, компонуется конденсатор 824 фильтра, и входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311 и 312, в которые вводится R-фаза, подключаются через электрическую шину 333. Соответственно, шум на R-фазе трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока фильтруется посредством двух конденсаторов 821 и 824 фильтра, которые взаимодействуют друг с другом, и в силу этого емкость каждого конденсатора фильтра может быть задана небольшой, что приводит к тому, что размер каждого конденсатора фильтра может быть задан небольшим. Также в S-фазе и Т-фазе, аналогичное преимущество получается из взаимодействия двух конденсаторов фильтра.

[0029] В этом примере, схема 8 фильтра имеет шесть конденсаторов 821-826 фильтра, и, как видно из фиг.3, входные линии, размещенные на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, содержат три конденсатора фильтра, соответственно. Расположенный на левой стороне конденсатор 821 фильтра располагается между R-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 311, и S-фазой. Аналогично, расположенный на левой стороне конденсатор 822 фильтра располагается между S-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 313, и Т-фазой, и расположенный на левой стороне конденсатор 823 фильтра располагается между Т-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 315, и R-фазой. При этом расположенный на правой стороне конденсатор 824 фильтра располагается между R-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 312, и S-фазой, расположенный на правой стороне конденсатор 825 фильтра располагается между S-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 314, и Т-фазой, и расположенный на правой стороне конденсатор 826 фильтра располагается между Т-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего элемента 316, и R-фазой.

[0030] Как упомянуто выше, посредством этой компоновки, для шести двунаправленных переключающих элементов 311-316, которые компонуются таким образом, что три элемента и другие три элемента, соответственно, размещаются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, шести конденсаторов 821-826 фильтра таким образом, что три конденсатора и другие три конденсатора, соответственно, размещаются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, расстояние разводок соединительного разводки между каждым из конденсаторов 821-826 фильтра и соответствующим одним из двунаправленных переключающих элементов 311-316 может сокращаться.

[0031] В этом примере, шесть конденсаторов 821-826 фильтра, три конденсатора фильтра и другие три конденсатора фильтра, которые компонуются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, компонуются за пределами области, в которой шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 размещаются относительно осевой линии CL. В частности, как показано посредством фиг.2D, конденсаторы фильтра закрепляются на верхних фрагментах электрических шин. Посредством компоновки конденсаторов 821-826 фильтра за пределами области двунаправленных переключающих элементов 311-316 расстояние в направлении слева направо между расположенными на левой стороне двунаправленными переключающими элементами 31L и расположенными на правой стороне двунаправленными переключающими элементами 31R может быть задано кратчайшим, и в силу этого расстояние в направлении слева направо радиатора 10 может задаваться равным кратчайшему, что приводит к тому, что размер радиатора 10 может быть задан небольшим по сравнению с радиатором, показанным на фиг.4А, который показывает другой пример.

[0032] Далее описывается монтажное состояние конденсаторов 821-826 фильтра, которые разделяются на две группы (каждая из которых включает в себя три конденсатора фильтра), размещенных на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой линии CL, в отношении видов сверху и сбоку реального устройства по фиг.2.

[0033] Перед его описанием описывается структура соединения электрических шин. Как видно из фиг.2В, электрическая шина 331 является выходной линией Р, которая соединяет выходные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315 и ведет к трансформатору 4, и электрическая шина 332 является выходной линией N, которая соединяет выходные терминалы двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 316 и ведет к трансформатору 4. Электрическая шина 333 представляет собой электрическую шину для подключения входных терминалов двунаправленных переключающих элементов 311 и 312, и электрическая шина 333 имеет выступающие фрагменты, протягивающиеся наружу в направлениях влево и вправо от соответствующих входных терминалов, и выступающие фрагменты, соответственно, подключаются к электрическим шинам 336 и 337 для подключения к конденсаторам 823 и 826 фильтра (состояние соединения этих электрических шин с конденсаторами 823 и 826 фильтра понятно из фиг.2С и 3). Электрические шины 336 и 337, соответственно, подключенные к противоположным концам электрической шины 333, располагаются под углом относительно линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, которая протягивается в направлении вверх и вниз на фиг.2С.

[0034] Электрическая шина 334 представляет собой электрическую шину для подключения входных терминалов двунаправленных переключающих элементов 313 и 314, и электрическая шина 334 имеет выступающие фрагменты, протягивающиеся наружу в направлениях влево и вправо от соответствующих входных терминалов, и выступающие фрагменты, соответственно, подключаются к электрическим шинам 338 и 339 для подключения к конденсаторам 821, 822, 824 и 825 фильтра (состояние соединения этих электрических шин с конденсаторами 821, 822, 824 и 825 фильтра понятно из фиг.2С и 3). Электрические шины 338 и 339, соответственно, подключенные к противоположным концам электрической шиной 334, протягиваются вдоль линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, которая протягивается в направлении вверх и вниз в верхнем левом фрагменте по фиг.2.

[0035] Электрическая шина 335 представляет собой электрическую шину для подключения входных терминалов двунаправленных переключающих элементов 315 и 316, и электрическая шина 335 имеет выступающие фрагменты, протягивающиеся наружу в направлениях влево и вправо от соответствующих входных терминалов, и выступающие фрагменты, соответственно, подключаются к электрическим шинам 340 и 341 для подключения к конденсаторам 823 и 826 фильтра (состояние соединения этих электрических шин с конденсаторами 823 и 826 фильтра понятно из фиг.2С и 3). Электрические шины 340 и 341, соответственно, подключенные к противоположным концам электрической шиной 335, располагаются под углом относительно линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, которая протягивается в направлении вверх и вниз на фиг.2С.

[0036] Как видно из фиг.2D, эти электрические шины 333, 334 и 335 подключаются к входным терминалам двунаправленных переключающих элементов 311-316 через несколько электрических шин 345 и 346 и скомпонованы выше электрических шин 331 и 332, которые составляют выходные линии Р и N. Вследствие этого, электрические шины 333-335 и электрические шины 331 и 332 выполнены с возможностью составлять пересечение на разных уровнях, для этого оставляя предварительно определенное пространство между собой, чтобы не приводить к взаимным помехам между собой.

[0037] Как показано посредством пунктирных линий на фиг.2С, конденсаторы 821, 822 и 823 фильтра размещаются снаружи относительно осевой линии CL и компонуются таким образом, что центры конденсаторов 821, 822 и 823 фильтра, соответственно, скомпонованы в вершинах треугольника (равнобедренный треугольник или равносторонний треугольник является предпочтительным), одна вершина которых направлена наружу. Посредством компоновки трех конденсаторов 821, 822 и 823 фильтра в вершинах треугольника длина разводок между конденсаторами может быть задана кратчайшей, и в силу этого размер преобразователя 3 мощности может быть задан небольшим, и может обеспечиваться синхронизация между конденсаторами. Кроме того, вследствие компоновки с одной направленной наружу вершиной, баланс разводки конденсаторов улучшается по сравнению с компоновкой, в которой вершина направлена внутрь, и расстояния до соответствующих электрических шин 333, 334 и 335 могут сокращаться.

[0038] Конденсатор 821 фильтра, расположенный между R-фазой и S-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шиной 342, и конденсатор 822 фильтра, расположенный между S-фазой и Т-фазой монтируется на верхней поверхности электрической шиной 343. Эти две электрические шины 342 и 343 подключаются при расположении под углом относительно линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, которая протягивается в направлении вверх и вниз на фиг.2С. Кроме того, эти две электрические шины 342 и 343 подключаются к электрическим шинам 333, 342 и 335 при разнесении между линией, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, которая протягивается в направлении вверх и вниз на фиг.2С. Следует отметить, что конденсаторы 824 и 825 фильтра, смонтированные на правой стороне осевой линии CL, симметрично компонуются относительно конденсаторов 821 и 822 фильтра относительно осевой линии CL.

[0039] Посредством компоновки электрических шин 342 и 343 таким образом, что эти электрические шины располагаются под углом относительно линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, синхронизация между конденсаторами 821, 822 и 823 фильтра обеспечиваться, поскольку расстояние разводок между конденсаторами фильтра может точно выравниваться по расстоянию разводок конденсатора 823 фильтра, расположенного между R-фазой и Т-фазой. Кроме того, посредством компоновки электрических шин 342 и 343 таким образом, что эти электрические шины распределены по линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, расстояние соединения между конденсаторами 821 и 822 фильтра и электрическими шинами 333, 334 и 335 может сокращаться, и за счет этого размер преобразователя 3 мощности может быть задан небольшим. Кроме того, посредством компоновки конденсаторов 821-826 фильтра на верхних поверхностях электрических шин, т.е. посредством компоновки конденсаторов 821-826 фильтра на противоположной стороне двунаправленных переключающих элементов 311-316 относительно электрических шин, степень свободы в конструктивной схеме размещения конденсаторов 821-826 фильтра увеличивается.

[0040] Конденсатор 823 фильтра, расположенный между R-фазой и Т-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шиной 344, расположенной между электрическими шинами 336 и 340, и электрическая шина 344 выполнена с возможностью идти параллельно с линией, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315.

[0041] Далее описывается проиллюстрированный монтаж трех диодов и одного демпфирующего конденсатора, которые составляют одну демпфирующую схему 32, показанную на фиг.1. Как показано на фиг.1, демпфирующая схема 321, например, двунаправленного переключающего элемента 311 имеет один терминал, подключенный к входному терминалу двунаправленного переключающего терминала 311, другой терминал, подключенный к промежуточному терминалу двунаправленного переключающего элемента 311, и еще один другой терминал, подключенный к выходному терминалу двунаправленного переключающего элемента 311. Соответственно, как следует понимать из фиг.2С и 2D, три диода крепятся и подключаются к крепежным скобам 351-356, которые состоят из электропроводящего тела, подключенного к промежуточному терминалу между каждым двунаправленным переключающим элементом 31L и соответствующим двунаправленным переключающим элементом 31R. На фиг.2D показана только крепежная скоба 355.

[0042] В этом примере, электролитический конденсатор относительно большого размера используется в качестве демпфирующего конденсатора, и электролитический конденсатор относительно большого размера используется в качестве общего демпфирующего конденсатора 327 (см. фиг.3) для шести демпфирующих схем 321-326. Для подключения демпфирующего конденсатора 327 и трех диодов, предоставляются электрические шины 347 и 348, которые скомпонованы между электрическими шинами 331 и 332 и протягиваются в направлении, идентичном направлению этих электрических шин 331 и 332, причем электрические шины 331 и 332 составляют выходные линии Р и N.

[0043] Как видно из фиг.2D и 3, две электрические шины 347 и 348, подключенные к демпфирующему конденсатору 327, закрепляются в позиции, которая выше электрических шин 331 и 332, которые составляют выходные линии Р и N, но ниже электрических шин 333, 334 и 335. Следует отметить, что эти две электрические шины 347 и 348 поддерживаются на радиаторе 10 или на основании (не показано), отличном от радиатора. Для недопущения короткого замыкания с электрическими шинами 333, 334 и 335 внешние поверхности электрических шин 347 и 348 могут покрываться изоляционным материалом.

[0044] Компоновка электрических шин 347 и 348 относительно электрических шин 331 и 332, которые составляют выходные линии Р и N и демпфирующий конденсатор 327, заключается в следующем. Иными словами, посредством размещения электрических шин 347 и 348 между электрическими шинами 331 и 332, может сокращаться как расстояние разводок до выходных линий Р и N, так и расстояние разводок до демпфирующего конденсатора 327. Кроме того, посредством размещения электрических шин 347 и 348 выше электрических шин 331 и 332, можно сокращать расстояние от диодов каждой из демпфирующих схем 321-326.

[0045] Согласно вышеуказанному варианту осуществления, получаются следующие преимущества.

1) В этом примере, для шести двунаправленных переключающих элементов 311-316, которые компонуются таким образом, что три элемента и другие три элемента, соответственно, размещаются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, шесть конденсаторов 821-825 фильтра компонуются таким образом, что три конденсатора и другие три конденсатора, соответственно, размещаются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, так что расстояние разводок соединительного разводки между каждым из конденсаторов 821-823 фильтра и соответствующим одним из двунаправленных переключающих элементов 311-316 может сокращаться.

[0046] 2) В этом примере, поскольку спаренные двунаправленные переключающие элементы 311 и 312, спаренные двунаправленные переключающие элементы 313 и 314 и спаренные двунаправленные переключающие элементы 315 и 316 компонуются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой линии CL, можно предоставлять схему размещения, в которой выходные линии Р и N (т.е. электрические шины 331 и 332) исходят в одном направлении с кратчайшим расстоянием. Если длина компоновки разводок, через которую выводится высокочастотная мощность переменного тока, является большой, на компоновку легко оказывает влияние L-компонент. Тем не менее, в компоновке разводок согласно изобретению, влияние посредством L-компонента может подавляться.

[0047] 3) В этом примере шесть конденсаторов 821-826 фильтра, три конденсатора фильтра и другие три конденсатора фильтра которых компонуются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, компонуются за пределами области, в которой шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 размещаются относительно осевой линии CL. Таким образом, расстояние в направлении влево и вправо между расположенными на левой стороне двунаправленными переключающими элементами 31L и расположенными на правой стороне двунаправленными переключающими элементами 31R может быть задано кратчайшим. Соответственно, расстояние в направлении влево и вправо радиатора 10 может задаваться равным кратчайшему, что приводит к тому, что размер радиатора 10 может быть уменьшен.

[0048] 4) В этом примере входные терминалы спаренных двунаправленных переключающих элементов 311 и 312, входные терминалы спаренных двунаправленных переключающих элементов 313 и 314 и входные терминалы спаренных двунаправленных переключающих элементов 315 и 316, которые компонуются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, подключаются через соответствующие электрические шины 333, 334 и 335. Соответственно, конденсаторы 82L и 82R фильтра, располагающиеся между фазами, могут быть совместно использованы. Таким образом, емкость каждого конденсатора фильтра может быть задана небольшой, что приводит к тому, что размер каждого конденсатора фильтра может быть задан небольшим.

[0049] 5) В этом примере, поскольку направление, в котором левые и правые входные линии R, S и Т протягиваются для соединения с двунаправленными переключающими элементами 31L и 31R, задается равным направлению к осевой линии CL, расстояние радиатора 10 в направлении влево и вправо может быть задано небольшим.

[0050] 6) В этом примере конденсаторы 821-826 фильтра компонуются на верхних поверхностях электрических шин, т.е. конденсаторы 821-826 фильтра компонуются на противоположной стороне двунаправленных переключающих элементов 311-316 относительно электрических шин, степень свободы в конструктивной схеме размещения конденсаторов 821-826 фильтра повышается.

[0051] 7) В этом примере, компоновка электрических шин 347 и 348 относительно электрических шин 331 и 332, которые составляют выходные линии Р и N и демпфирующий конденсатор 327, осуществляется таким образом, что электрические шины 347 и 348 скомпонованы между электрическими шинами 331 и 332, так что сокращается как расстояние разводок до выходных линий Р и N, так и расстояние разводок до демпфирующего конденсатора 327.

[0052] 8) В этом примере, поскольку электрические шины 347 и 348 скомпонованы выше электрических шин 331 и 332, можно сокращать расстояние от диодов каждой из демпфирующих схем 321-326.

[0053] 9) В этом примере, поскольку три конденсатора 821, 822 и 823 фильтра скомпонованы в вершинах треугольника, длина разводок между конденсаторами может быть задана кратчайшей, и за счет этого размер преобразователя 3 мощности может быть задан небольшим, и может обеспечиваться синхронизация между конденсаторами.

[0054] 10) В этом примере, поскольку вершина треугольника, в котором компонуется один из трех конденсаторов фильтра, направлена наружу, баланс разводки конденсаторов улучшается по сравнению с компоновкой, в которой вершина направлена внутрь, и расстояния до электрических шин 333, 334 и 335 могут сокращаться.

[0055] 11) В этом примере, поскольку электрические шины 342 и 343 выполнены с возможностью компоноваться под углом относительно линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, расстояние разводок между конденсаторами фильтра может точно выравниваться по расстоянию разводок конденсатора 823 фильтра, расположенного между R-фазой и Т-фазой. Соответственно, может обеспечиваться синхронизация между конденсаторами 821, 822 и 823 фильтра.

[0056] 12) В этом примере, поскольку электрические шины 342 и 343 выполнены с возможностью распределяться по линии, которая соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315, расстояние соединения между конденсаторами 821 и 822 фильтра и электрическими шинами 333, 334 и 335 может сокращаться, и за счет этого размер преобразователя 3 мощности может быть задан небольшим.

[0057] Другие варианты осуществления

Настоящее изобретение имеет модификации и варианты осуществления, отличные от вышеуказанного варианта осуществления. Далее поясняются модификации изобретения. Настоящее изобретение не ограничено вышеуказанным вариантом осуществления и нижеприведенными вариантами осуществления. Далее части, идентичные частям, описанным в вышеуказанном варианте осуществления, указываются посредством идентичных ссылок с номерами, и пояснение относительно идентичных частей надлежащим образом исключается.

[0058] В вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг.3, три расположенных на левой стороне конденсатора 82L фильтра и три расположенных на правой стороне конденсатора 82R фильтра компонуются за пределами области двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315 и области двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 316, соответственно, относительно осевой линии CL. Тем не менее, как видно из фиг.4A и 4B, три расположенных на левой стороне конденсатора фильтра и три расположенных на правой стороне конденсатора могут компоноваться между областью расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих элементов 311, 313 и 315 и областью расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих элементов 312, 314 и 316 относительно осевой линии CL.

[0059] В вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг.3, шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 компонуются таким образом, что двунаправленные переключающие элементы 311, 313 и 315 и двунаправленные переключающие элементы 312, 314 и 316 компонуются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой линии CL. Тем не менее, как показано на фиг.5, двунаправленные переключающие элементы 311, 313 и 315 и двунаправленные переключающие элементы 312, 314 и 316 могут компоноваться вдоль осевой линии CL.

[0060] В вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг.3, шесть двунаправленных переключающих элементов 311-316 компонуются таким образом, что двунаправленные переключающие элементы 311, 313 и 315 и двунаправленные переключающие элементы 312, 314 и 316 компонуются на левой стороне и на правой стороне, соответственно, относительно осевой линии CL, и входные и выходные терминалы расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих элементов и входные и выходные терминалы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих элементов скомпонованы в осевой симметрии относительно осевой линии CL. Тем не менее, как показано на фиг.6, может использоваться компоновка, в которой двунаправленные переключающие элементы 311, 313 и 315 и двунаправленные переключающие элементы 312, 314 и 316 компонуются на левой стороне и на правой стороне относительно осевой линии CL, и входные и выходные терминалы расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих элементов и входные и выходные терминалы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих элементов компонуются таким же образом. В этом случае, входные линии R, S и Т сдвоенной системы подключаются к входным терминалам и расположенных на левой и правой стороне двунаправленных переключающих элементов при прохождении в идентичном направлении (в направлении слева направо в проиллюстрированном примере).

[0061] В вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг.3, конденсаторы 821-826 фильтра скомпонованы между фазами при поддержании взаимно-однозначного соотношения с шестью двунаправленными переключающими элементами 311-316. Тем не менее, как показано на фиг.7, может использоваться компоновка, в которой конденсаторы 821-826 фильтра скомпонованы между фазами таким образом, что несколько (два в проиллюстрированном примере) конденсаторов 821-826 фильтра подключаются к каждому из шести двунаправленных переключающих элементов 311-316.

[0062] В этом случае, конденсаторы фильтра могут компоноваться в центре преобразователя 3 мощности, как показано на фиг.8, или за пределами преобразователя 3 мощности, как показано на фиг.9. Как следует понимать из фиг.8, когда конденсаторы фильтра скомпонованы в центре преобразователя 3 мощности, пустые пространства могут использоваться, так что размер преобразователя 3 мощности может быть задан максимально небольшим.

[0063] Вышеуказанные двунаправленные переключающие элементы 311, 313 и 315 соответствуют первым переключающим элементам в формуле изобретения, вышеуказанные двунаправленные переключающие элементы 312, 314 и 316 соответствуют вторым переключающим элементам в формуле изобретения, вышеуказанный преобразователь 3 мощности соответствует схеме преобразователя в формуле изобретения, вышеуказанные электрические шины 347 и 348 соответствуют частям разводки схемы защиты в формуле изобретения, и вышеуказанные электрические шины 331 и 332 соответствуют выходным линиям в формуле изобретения.

Обеспечен преобразователь (3) мощности, который непосредственно преобразует мощность многофазного переменного тока в мощность переменного тока. Схема преобразователя имеет множество первых переключающих элементов (311, 313 и 315), которые подключены к каждой фазе (R, S или Т) мощности многофазного переменного тока, чтобы обеспечивать переключение для включения переноса тока в двух направлениях, и множество вторых переключающих элементов (312, 314 и 316), которые подключены к каждой фазе, чтобы обеспечивать переключение для включения переноса тока в двух направлениях. Схема преобразователя содержит входные линии (R, S и Т), подключенные к каждому входному терминалу, и выходные линии (Р и N), подключенные к каждому выходному терминалу. Часть разводки (347, 348) схемы (32) защиты расположена между выходными линиями (Р, N). Технический результат - расстояние разводки между схемой (32) защиты и переключающим элементом может быть сокращено. 1 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Преобразователь мощности, который непосредственно преобразует мощность многофазного переменного тока в мощность переменного тока, причем преобразователь мощности содержит:
- схему преобразователя, включающую в себя множество первых переключающих элементов, которые подключены к фазам мощности многофазного переменного тока, чтобы обеспечивать переключение для включения переноса тока в двух направлениях, и множество вторых переключающих элементов, которые подключены к фазам мощности многофазного переменного тока, чтобы обеспечивать переключение для включения переноса тока в двух направлениях;
- множество входных линий, подключенных к входным терминалам множества первых переключающих элементов и входным терминалам множества вторых переключающих элементов, соответственно;
- первую выходную линию, подключенную к выходным терминалам множества первых переключающих элементов, и вторую выходную линию, подключенную к выходным терминалам множества вторых переключающих элементов; и
- схемы защиты, которые, соответственно, подключены к первым переключающим элементам и вторым переключающим элементам,
- при этом пространственная компоновка предоставляется посредством:
- компоновки, в которой выходные терминалы множества первых переключающих элементов скомпонованы в линию, и выходные терминалы множества вторых переключающих элементов скомпонованы в линию;
- компоновки, в которой множество первых переключающих элементов, скомпонованных в линию, и множество вторых переключающих элементов, скомпонованных в линию, скомпонованы рядом относительно первой и второй выходных линий; и
- компоновки, в которой части разводки схем защиты скомпонованы между первыми переключающими элементами и вторыми переключающими элементами.

2. Преобразователь мощности по п.1, в котором каждая из схем защиты, соответственно, обеспеченных посредством первых переключающих элементов и вторых переключающих элементов, имеет диоды, которые включены в состав каждой схемы защиты, и конденсатор, который совместно используется в схемах защиты, и при этом части разводки схем защиты представляют собой разводки, каждая из которых подключает диоды к конденсатору.

3. Преобразователь мощности по п.2, в котором разводка, которая соединяет конденсатор и диоды, скомпонована выше выходных линий.

4. Преобразователь мощности по п.1, в котором части разводки схем защиты представляют собой прямые электрические шины и скомпонованы между парой электрических шин, которые составляют первую и вторую выходные линии.

5. Преобразователь мощности по п.4, в котором электрические шины, которые составляют части разводки схем защиты, и электрические шины, которые составляют первую и вторую выходные линии, протягиваются параллельно друг с другом.