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

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству или установке преобразования энергии для преобразования энергии переменного тока частоты сети или промышленной частоты непосредственно в требуемую энергию переменного тока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известен матричный преобразователь в качестве устройства преобразования энергии для преобразования энергии переменного тока в энергию переменного тока непосредственно и эффективно с помощью конструкции, требующей меньшего числа составных частей и обеспечивающей уменьшение размера устройства (патентный документ 1).

[0003] Тем не менее выходная линия является длинной в вышеуказанном матричном преобразователе по технологии предшествующего уровня техники, в котором множество IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) располагаются в рядной компоновке, и выходная линия совместно подключается от каждого IGBT. В частности, в устройстве преобразования энергии, в котором высокочастотный переменный ток протекает через выходную линию, устройство становится подверженным влиянию L-компонента, если длина монтажного соединения является большой.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0004] Патентный документ 1. JP2006-333590 A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство или установку преобразования энергии для уменьшения длины выходной линии.

[0006] Согласно настоящему изобретению, множество переключающих устройств, формирующих схему преобразования энергии, размещаются таким образом, что выходные контактные выводы переключающих устройств размещаются в ряд и выходная линия удлиняется в одном направлении.

[0007] Согласно настоящему изобретению, выходная линия может быть удлинена в одном направлении с размещением переключающих устройств так, что можно уменьшать длину выходной линии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 является принципиальной электрической схемой, показывающей систему преобразования энергии, к которой применяется один вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2A является видом сверху, показывающим устройство преобразования энергии согласно варианту осуществления настоящего изобретения в промежуточном состоянии в процессе сборки.

Фиг. 2B является видом сверху, показывающим устройство преобразования энергии согласно варианту осуществления настоящего изобретения в промежуточном состоянии в процессе сборки.

Фиг. 2C является видом сверху, показывающим устройство преобразования энергии согласно варианту осуществления настоящего изобретения в промежуточном состоянии в процессе сборки.

Фиг. 2D является видом сбоку, показывающим устройство преобразования энергии согласно варианту осуществления настоящего изобретения в промежуточном состоянии в процессе сборки.

Фиг. 3 является видом, показывающим схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра устройства преобразования энергии, показанного на фиг. 2, при виде сверху и виде сбоку.

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

Фиг. 4B является видом сбоку по фиг. 4A.

Фиг. 5 является видом, показывающим еще одну другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг. 3, при виде сверху.

Фиг. 6 является видом, показывающим еще одну другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг. 3, при виде сверху.

Фиг. 7 является принципиальной электрической схемой, показывающей систему преобразования энергии, к которой применяется другой вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является видом, показывающим схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг. 7, при виде сверху и виде сбоку.

Фиг. 9 является видом, показывающим другую схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра, показанных на фиг. 7, при виде сверху и виде сбоку.

ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] СТРУКТУРА СИСТЕМЫ 1 ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Во-первых, фиг. 1 используется для иллюстрации структуры системы преобразования энергии, к которой применяется вариант осуществления настоящего изобретения. Система 1 преобразования энергии этого примера является системой для того, чтобы преобразовывать трехфазную энергию переменного тока, поданную из трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока, непосредственно в энергию однофазного переменного тока, с помощью установки 3 или устройства преобразования энергии согласно варианту осуществления настоящего изобретения, повышать или понижать энергию однофазного переменного тока до надлежащего напряжения с помощью преобразователя 4 и после этого преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока с помощью выпрямителя 5 и за счет этого заряжать аккумуляторную батарею 6. Дополнительно предусмотрена сглаживающая схема 7.

[0010] Схема 8 фильтра предоставляется, в системе 1 преобразования энергии этого примера, для ослабления высших гармоник для подавления шумов для каждой фазы выходных линий (R-фазы, S-фазы и T-фазы), чтобы подавать трехфазную энергию переменного тока из трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока. Схема 8 фильтра этого примера включает в себя три реактора 81 фильтра, соединенные с тремя фазами R, S и T, соответственно, и шесть конденсаторов 82L, 82R фильтра, соединенных между тремя фазами R, S и T. Схема размещения конденсаторов 82L, 82R фильтра (показаны на фиг. 3-6 в качестве конденсаторов 821-836 фильтра) поясняется ниже.

[0011] В системе преобразования энергии этого примера трехфазная энергия переменного тока подается через схему 8 фильтра в устройство 3 преобразования энергии и преобразуется в энергию переменного тока сигнальной фазы. Устройство 3 преобразования энергии этого примера включает в себя 6 двунаправленных переключающих устройств 31, размещаемых в матрице, соответствующей R-, S- и T-фазам. В дальнейшем в этом документе, ссылка с номером 31 используется, в качестве общего термина, чтобы обозначать одно из двунаправленных переключающих устройств, в общем, и ссылки с номерами 311-316 используются для того, чтобы обозначать конкретное одного из шести двунаправленных переключающих устройств, как показано на фиг. 1.

[0012] Каждое из двунаправленных переключающих устройств 31 этого примера является IGBT-модулем, включающим в себя полупроводниковый переключающий элемент в форме IGBT (биполярного транзистора с изолированным затвором) и антипараллельный диод свободного хода или диод обратного хода, комбинированный в антипараллельном соединении. Конструкция каждого двунаправленного переключающего устройства 31 не ограничивается конструкцией, показанной на чертеже. Например, по своему усмотрению можно использовать конструкцию, включающую в себя два не проводящих в обратном направлении IGBT-элемента в антипараллельном соединении.

[0013] Демпфирующая схема 32 предоставляется для каждого из двунаправленных переключающих устройств 31, чтобы защищать соответствующее двунаправленное переключающее устройство 31 от перенапряжения, сформированного при операции включения/выключения двунаправленного переключающего устройства 31. Демпфирующая схема 32 соединяется с входной стороной и выходной стороной соответствующего двунаправленного переключающего устройства 31 и формируется посредством комбинации одного демпфирующего конденсатора и трех диодов. В дальнейшем в этом документе, ссылка с номером 32 используется, в качестве общего термина, чтобы обозначать одну из демпфирующих схем, в общем, и ссылки с номерами 321-326 используются для того, чтобы обозначать конкретную одну из шести демпфирующих схем, как показано на фиг. 1.

[0014] Схема 9 управления матричным преобразователем предоставляется, в системе 1 преобразования энергии этого примера, для управления включением/выключением каждого из двунаправленных переключающих устройств 31 устройства 3 преобразования энергии. Схема 9 управления матричным преобразователем принимает, в качестве вводов, значение напряжения, поданное из трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока, значение постоянного тока, в данный момент выводимое, и значение целевой команды управления током, управляет стробирующим сигналом каждого из двунаправленных переключающих устройств 31 в соответствии с этими вводами, регулирует энергию однофазного переменного тока, выведенную в преобразователь 4, и за счет этого получает энергию постоянного тока, соответствующую цели.

[0015] Преобразователь 4 увеличивает или уменьшает напряжение энергии однофазного переменного тока, полученное посредством преобразования устройства 3 преобразования энергии, до предварительно определенного значения. Выпрямитель 5 включает в себя четыре выпрямительных диода и преобразует энергию однофазного переменного тока регулируемого напряжения в энергию постоянного тока. Сглаживающая схема 7 включает в себя катушку и конденсатор и сглаживает пульсацию, включенную в постоянный ток, полученный посредством выпрямления, до состояния ближе к постоянному току.

[0016] Система 1 преобразования энергии с такой конструкцией этого примера преобразует трехфазную энергию переменного тока, поданную из трехфазного источника 2 электрической энергии, непосредственно в энергию однофазного переменного тока с помощью устройства 3 преобразования энергии и преобразует энергию однофазного переменного тока в энергию постоянного тока после регулирования до требуемого напряжения. Таким образом, аккумуляторная батарея 6 заряжается. Система 1 преобразования энергии является просто одним примером, к которому применяется устройство 3 преобразования энергии согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение не ограничено этим примером, в котором настоящее изобретение применяется к системе 1 преобразования энергии. Настоящее изобретение является применимым к другим системам преобразования энергии, когда, по меньшей мере, одна из энергии до преобразования и энергии после преобразования представляет собой энергию многофазного переменного тока.

[0017] СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ ЧАСТЕЙ УСТРОЙСТВА 3 ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Фиг. 2-6 являются видами для иллюстрации пространственной схемы размещения или компоновки частей, составляющих устройство 3 преобразования энергии, показанное на фиг. 1. На этих чертежах идентичные ссылки с номерами используются для идентичных частей, показанных на фиг. 1, чтобы показывать соответствие на чертежах.

[0018] Фиг. 2 включает в себя фиг. 2A-2D. Фиг. 2A является видом сверху, показывающим промежуточное состояние во время процесса сборки, в котором шесть двунаправленных переключающих устройств 31 (также называемых IGBT-модулями) монтируются на верхней поверхности радиатора 10. Фиг. 2B является видом сверху, показывающим промежуточное состояние во время процесса сборки, в котором электрические шины дополнительно монтируются для подключения контактных выводов двунаправленных переключающих устройств 31. Фиг. 2C является видом сверху, показывающим промежуточное состояние во время процесса сборки, в котором из трех диодов, формирующих демпфирующую схему 32, и конденсаторов 82 фильтра схемы фильтра, монтируются три расположенных на левой стороне конденсатора фильтра. Фиг. 2D является видом сбоку, показывающим промежуточное состояние во время процесса сборки. Поскольку составные части устройства 3 преобразования энергии этого примера перекрываются при виде сверху, в нижеприведенном пояснении, основные фрагменты показаны в другом чертеже.

[0019] Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, каждое двунаправленное переключающее устройство 31 этого примера включает в себя входной контактный вывод, выходной контактный вывод и промежуточный или средний контактный вывод между двумя IGBT, размещаемыми в паре, и входной контактный вывод, выходной контактный вывод и промежуточный контактный вывод предоставляются на верхней стороне модульного комплекта. Из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, показанных на фиг. 3, расположенные на левой стороне контактные выводы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются входными контактными выводами, расположенные на правой стороне контактные выводы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются выходными контактными выводами, и центральные контактные выводы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются промежуточными контактными выводами. Из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, показанных на фиг. 3, расположенные на правой стороне контактные выводы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются входными контактными выводами, расположенные на левой стороне контактные выводы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются выходными контактными выводами, и центральные контактные выводы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются промежуточными контактными выводами. Контактные выводы затвора двунаправленных переключающих устройств 31 предоставляются в другой части модульного комплекта и опущены на чертеже.

[0020] Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, шесть двунаправленных переключающих устройств 311-316 закрепляются на верхней поверхности радиатора 10 посредством таких средств для закрепления, как болты. Как показано на этих чертежах, шесть двунаправленных переключающих устройств 311-316 размещаются в трех парах: первая пара двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, расположенных, соответственно, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, вторая пара двунаправленных переключающих устройств 313 и 314, расположенных, соответственно, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, и третья пара двунаправленных переключающих устройств 315 и 316, расположенных, соответственно, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL. Другими словами, двунаправленные переключающие устройства 311 и 312 располагаются рядом, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, соответственно, вдоль направления прохождения, в котором протягиваются или размещаются три контактных вывода (входной контактный вывод, выходной контактный вывод и промежуточные контактные выводы) каждого двунаправленного переключающего устройства 31; двунаправленные переключающие устройства 313 и 314 располагаются рядом, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, соответственно, вдоль направления прохождения; и двунаправленные переключающие устройства 315 и 316 располагаются рядом, на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, соответственно, вдоль направления прохождения. В дальнейшем в этом документе, эта компоновка также выражается как "соединение или параллельная компоновка относительно осевой линии CL или выходных линий P, N, соединяющих выходные контактные выводы". Эта компоновка отличается от компоновки, показанной на фиг. 5. Спаренные двунаправленные переключающие устройства представляют собой два двунаправленных переключающих устройства, соединенных с идентичной одной из R-, S-, T-фаз входной линии.

[0021] В этой компоновке или соединении, включающем в себя двунаправленные переключающие устройства 311 и 312; 313 и 314; или 315 и 316 каждой пары, расположенной на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, можно использовать схему размещения, чтобы удлинять выходные линии P и N (электрические шины 331 и 332) в одном направлении на минимальное расстояние. Поскольку влияние L-компонента увеличивается посредством увеличения межсоединения, выводящего высокочастотную энергию переменного тока, компоновка этого примера позволяет ограничивать влияние L-компонента. Данный эффект компоновки этого примера является более преимущественным по сравнению с примером, показанным на фиг. 5. Таким образом, выходные линии P и N являются почти прямыми до преобразователя 4.

[0022] Как упомянуто выше, правые контактные выводы расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL представляют собой выходные контактные выводы, и левые контактные выводы расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 представляют собой входные контактные выводы. Левые контактные выводы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL представляют собой выходные контактные выводы, и правые контактные выводы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 представляют собой входные контактные выводы.

[0023] К входным контактным выводам в левых концах двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL, входные линии R, S и T одной ветви, отклоняющейся от входных линий трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока, подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL. К входным контактным выводам в правом конце двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL, входные линии R, S и T другой ветви, отклоняющейся от входных линий трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока, подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL. R-фаза подключается к входным контактным выводам двунаправленных переключающих устройств 311 и 312; S-фаза подключается к входным контактным выводам двунаправленных переключающих устройств 313 и 314; и T-фаза подключается к входным контактным выводам двунаправленных переключающих устройств 315 и 316. Входные линии R, S и T на левой стороне протягиваются и подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL, и входные линии R, S и T на правой стороне также протягиваются и подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL. С помощью этой компоновки подключения входных линий, можно сокращать расстояние в направлении влево и вправо радиатора 10 по сравнению с компоновкой в другом примере, показанном на фиг. 6.

[0024] В конфигурации по фиг. 1, входные линии R, S и T, протягивающиеся от трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока к устройству 3 преобразования энергии, отклоняются в позиции между реакторами 81 фильтра и конденсаторами 82L и 82R фильтра. Тем не менее, можно использовать конфигурацию, в которой входные линии R, S и T разделяются на две ветви на входной стороне реакторов 81 фильтра, и реакторы 81 фильтра предоставляются для каждой из ветвей входных линий R, S и T.

[0025] Электрическая шина 331, формирующая выходную линию P устройства 3 преобразования энергии, соединяется с правыми выходными контактными выводами двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL. Электрическая шина 332, формирующая выходную линию N устройства 3 преобразования энергии, соединяется с левыми выходными контактными выводами двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL. Передние концы электрических шин 331 и 332 соединяются с преобразователем 4. Электрические шины, включающие в себя эти электрические шины 331 и 332 и электрические шины, упомянутые в данном документе ниже, формируются из проводника, к примеру, меди, имеющей превосходную электропроводность.

[0026] Электрическая шина 333 соединяет входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, спаренных друг с другом и расположенных на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL. Электрическая шина 334 соединяет входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 313 и 314, спаренных друг с другом и расположенных на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL. Электрическая шина 335 соединяет входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 315 и 316, спаренных друг с другом и расположенных на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL. В эквивалентной схеме, показанной на фиг. 1, межсоединения, соответствующие электрическим шинам, показаны с помощью идентичных ссылок с номерами, соответственно. Эти электрические шины 333-335 не представляют важность для функции устройства 3 преобразования энергии и, следовательно, по своему усмотрению можно исключать эти электрические шины.

[0027] Эти электрические шины 333-335 выполнены с возможностью пересекать электрические шины 331 и 332, формирующие выходные линии P и N при просмотре при виде сверху. Тем не менее, как показано при виде сбоку по фиг. 3, электрические шины 333-335, соединяющие входные контактные выводы, формируются в позиции выше электрических шин 331 и 332 и в силу этого размещаются с возможностью не допускать помех между собой с помощью структуры многоуровневого пересечения с пересечением поверху или понизу.

[0028] Конденсаторы 82L и 82R фильтра, предоставленные между двумя из фаз, могут быть использованы совместно посредством использования компоновки, в которой соединяются двунаправленные переключающие устройства 311 и 322, расположенные на левой стороне и на правой стороне от осевой линии в первой паре, соединяются двунаправленные переключающие устройства 313 и 324 во второй паре, и соединяются двунаправленные переключающие устройства 315 и 326 в третьей паре. В частности, конденсатор 821 фильтра предоставляется между R- и S-фазами на левой стороне на фиг. 3, и конденсатор 824 фильтра предоставляется между R- и S-фазами на правой стороне на фиг. 3. Электрическая шина 333 соединяет входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, в которые вводится R-фаза. Следовательно, шумы в R-фазе трехфазного источника 2 электрической энергии переменного тока удаляются посредством операции совместной фильтрации двух конденсаторов 821 и 824 фильтра. Следовательно, можно уменьшать емкость одного конденсатора фильтра, и, следовательно, уменьшать размеры конденсаторов фильтра. То же применимо к S-фазе и T-фазе.

[0029] Схема фильтра в этом примере включает в себя шесть конденсаторов 821-826 фильтра, размещаемых таким образом, что три из шести конденсаторов фильтра соединяются между входными линиями на левой стороне от осевой линии CL, а оставшиеся три соединяются между входными линиями на правой стороне от осевой линии CL, как показано на фиг. 3. Расположенный на левой стороне конденсатор 821 фильтра предоставляется между S-фазой и R-фазой, которая соответствует входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 311. Аналогично, расположенный на левой стороне конденсатор 822 фильтра предоставляется между T-фазой и S-фазой, которая соответствует входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 313. Расположенный на левой стороне конденсатор 823 фильтра предоставляется между R-фазой и T-фазой, которая соответствует входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 315. Аналогично, расположенный на правой стороне конденсатор 824 фильтра предоставляется между S-фазой и R-фазой, соответствующей входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 313. Расположенный на правой стороне конденсатор 825 фильтра предоставляется между T-фазой и S-фазой, соответствующей входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 314. Расположенный на правой стороне конденсатор 826 фильтра предоставляется между R-фазой и T-фазой, соответствующей входному контактному выводу двунаправленного переключающего устройства 316.

[0030] С помощью компоновки, в которой шесть конденсаторов 821-826 фильтра размещаются таким образом, что три находятся на левой стороне от осевой линии CL, а другие три конденсатора фильтра находятся на правой стороне, для шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, размещаемых так, что три находятся на левой стороне от осевой линии CL, а другие три переключающих устройства находятся на правой стороне, можно уменьшать расстояние или длину прокладки соединительных проводов для каждого из конденсаторов 821-826 фильтра и двунаправленных переключающих устройств 311-316.

[0031] В этом примере, левые три и правые три из конденсаторов 821-826 фильтра располагаются на внешних сторонах области, в которой шесть двунаправленных переключающих устройств 311-316 формируются относительно осевой линии CL. Конкретно, как показано на фиг. 2D, левые три и правые три из конденсаторов 821-826 фильтра закрепляются в верхней части электрических шин. С помощью компоновки, в которой конденсаторы 821-826 фильтра размещаются таким образом, что двунаправленные переключающие устройства 311-316 находятся между левыми тремя конденсаторами фильтра и правыми тремя конденсаторами фильтра, можно минимизировать разнесение между левым и правым двунаправленными переключающими устройствами 31L и 31R в направлении влево и вправо. Следовательно, можно задавать расстояние или длину в направлении влево и вправо радиатора 10 равным минимальному значению. Как результат, можно уменьшать размер радиатора 10 по сравнению с компоновкой в другом примере, показанном на фиг. 4A.

[0032] Левые три и правые три из конденсаторов 821-826 фильтра монтируются на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, как показано на фиг. 2, показывающей вид сверху и вид сбоку фактического устройства.

[0033] Вышеприведенное пояснение направлено на конструкцию соединения электрических шин. Как показано на фиг. 2B, электрическая шина 331 формирует выходную линию P, соединяющую выходные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 и протягивающуюся к преобразователю 4. Электрическая шина 332 формирует выходную линию N, соединяющую выходные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 и протягивающуюся к преобразователю 4. Электрическая шина 333 является электрической шиной, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 311 и который соединяется с электрической шиной 336, чтобы подключать конденсатор 823 фильтра, и второй концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении вправо за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 312 и который соединяется с электрической шиной 337, чтобы подключать конденсатор 826 фильтра (см. фиг. 2C и фиг. 3 на предмет состояния соединения конденсаторов 823 фильтра и 826). Электрические шины 336 и 337, соединенные с обоими концами электрической шины 333, наклонены относительно линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, протягивающуюся в направлении вверх и вниз при просмотре на фиг. 2C.

[0034] Электрическая шина 334 является электрической шиной, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 313 и 314 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 313 и который соединяется с электрической шиной 338, чтобы соединять конденсаторы 821 и 822 фильтра, и второй концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении вправо за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 314 и который соединяется с электрической шиной 339, чтобы соединять конденсаторы 824 и 825 фильтра (см. фиг. 2C и фиг. 3 на предмет состояния соединения конденсаторов 821, 822, 824 и 825 фильтра). Электрические шины 338 и 339, соединенные с обоими концами электрической шины 334, протягиваются вдоль линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, протягивающуюся в направлении вверх и вниз при просмотре в виде сверху на левой стороне (фиг. 2C) по фиг. 2.

[0035] Электрическая шина 335 является электрической шиной, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 315 и 316 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 315 и который соединяется с электрической шиной 340, чтобы подключать конденсатор 823 фильтра, и второй концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении вправо за пределы входного контактного вывода двунаправленного переключающего устройства 316 и который соединяется с электрической шиной 341, чтобы подключать конденсатор 826 фильтра (см. фиг. 2C и фиг. 3 на предмет состояния соединения конденсаторов 823 и 826 фильтра). Электрические шины 340 и 341, соединенные с обоими концами электрической шины 335, наклонены относительно линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, протягивающуюся в направлении вверх и вниз при просмотре на фиг. 2C.

[0036] Как показано на фиг. 2D, эти электрические шины 333, 334 и 335 соединяются с входными контактными выводами двунаправленных переключающих устройств 311-316 через множество электрических шин 345 и 346 и располагаются в позиции или на уровне выше электрических шин 331 и 332, формирующих выходные линии P и N. В этой компоновке, электрические шины 333-335 и электрические шины 331 и 332 отстоят в направлении высоты или вертикальном направлении на предварительно определенный зазор без помех способом пересечения на разных уровнях или многоуровневого пересечения.

[0037] Как показано посредством пунктирных линий на фиг. 2C, конденсаторы 821, 822 и 823 фильтра располагаются на внешней стороне относительно осевой линии CL и размещаются таким образом, что центры конденсаторов 821, 822 и 823 фильтра находятся, соответственно, в вершинах треугольника (предпочтительно, равнобедренного треугольника либо равностороннего или правильного треугольника), который ориентируется так, что одна из вершин направлена в направлении наружу. С помощью компоновки из трех конденсаторов 821, 822 и 823 фильтра, расположенных в вершинах треугольника, можно задавать длины межсоединений между конденсаторами равными минимальным расстояниям, уменьшать размер устройства 3 преобразования энергии и осуществлять надлежащую настройку между конденсаторами. Кроме того, с помощью компоновки, в которой треугольник ориентируется таким образом, что одна из вершин треугольника направлена в направлении наружу, можно улучшать баланс межсоединения, подключенного к конденсаторам, и сокращать расстояние до каждой из электрических шин 333, 334 и 335, по сравнению с компоновкой, в которой из вершин треугольника направлена в направлении внутрь.

[0038] Конденсатор 821 фильтра, подключенный между R-фазой и S-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шины 342. Конденсатор 822 фильтра, подключенный между S-фазой и T-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шины 343. Две электрических шины 342 и 343 наклонены относительно линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, т.е. линии, протягивающейся в направлении вверх и вниз на фиг. 2C. Кроме того, эти две электрических шины 342 и 343 протягиваются вдоль линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, т.е. линии, протягивающейся в направлении вверх и вниз на фиг. 2C и соединенной с электрическими шинами 333, 342 и 335. Конденсаторы 824 и 825 фильтра на правой стороне от осевой линии CL размещаются симметрично относительно осевой линии CL.

[0039] С помощью компоновки, в которой электрические шины 342 и 343 наклонены относительно линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, можно задавать расстояние межсоединений равным расстоянию межсоединений конденсатора 823 фильтра, подключенного между R-фазой и T-фазой, в максимально возможной степени. Следовательно, можно осуществлять настройку между конденсаторами 821, 822 и 823 фильтра. Кроме того, с помощью компоновки, в которой электрические шины 342 и 343 предоставляются вдоль линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, можно уменьшать расстояния соединения конденсаторов 821 и 822 фильтра с электрическими шинами 333, 334 и 335, и, следовательно, можно уменьшать размер устройства 3 преобразования энергии. С помощью компоновки, в которой каждый из конденсаторов 821-826 фильтра располагается на верхней поверхности электрических шин, а именно, компоновки, в которой двунаправленные переключающие устройства 311-316 располагаются на одной стороне электрических шин, и конденсаторы 821-826 фильтра находятся на противоположной стороне электрических шин, повышается конструктивная свобода или гибкость схемы размещения конденсаторов 821-826 фильтра.

[0040] Конденсатор 823 фильтра, подключенный между R-фазой и T-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шины 344, подключенной между электрическими шинами 336 и 340. Эта электрическая шина 344 располагается таким образом, что электрическая шина 344 является параллельной линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315.

[0041] Далее приводится пояснение касательно примера реализации трех диодов и одного демпфирующего конденсатора, формирующего одну из демпфирующих схем 32, показанных на фиг. 1. В случае демпфирующей схемы 321 двунаправленного переключающего устройства 311, например, как показано на фиг. 1, первый контактный вывод демпфирующей схемы 321 соединяется с входным контактным выводом двунаправленного переключающего устройства 311, второй контактный вывод демпфирующей схемы 321 соединяется с промежуточным контактным выводом двунаправленного переключающего устройства 311, и третий контактный вывод соединяется с выходным контактным выводом двунаправленного переключающего устройства 311. Следовательно, как показано на фиг. 2C и 2D, три диода закрепляются и соединяются, соответственно, с помощью крепежных скоб 351-356, которые изготавливаются из проводника и соединяются с промежуточными контактными выводами двунаправленных переключающих устройств 31L и 31R. Фиг. 2D показывает только крепежную скобу 355.

[0042] В этом примере, система преобразования использует электролитический конденсатор относительно большого размера для демпфирующих конденсаторов и использует демпфирующий конденсатор 327, общий для шести демпфирующих схем 321-326 (см. фиг. 3). Электрические шины 347 и 348 для подключения этого демпфирующего конденсатора 327 и трех диодов формируются с возможностью идти между электрическими шинами 331 и 332, формирующими выходные линии P и N, в направлении, идентичном направлению выходных линий.

[0043] Как показано на фиг. 2D и фиг. 3, две электрических шины 347 и 348, соединенные с демпфирующим конденсатором 327, закрепляются на уровне выше электрических шин 331 и 332, формирующих выходные линии P и N, и ниже электрических шин 333, 334 и 335. Две электрических шины 347 и 348 поддерживаются посредством радиатора 10 или основания (не показано), отличного от радиатора 10. По своему усмотрению можно предоставлять изоляционное покрытие на поверхностях электрических шин 347 и 348, чтобы предотвращать короткое замыкание с электрическими шинами 333, 334 и 335.

[0044] В отношении схемы размещения электрической шины 311 и 312, формирующей выходные линии P и N, и электрических шин 347 и 348, протягивающихся к демпфирующему конденсатору 327, расположение электрических шин 347 и 348 между электрическими шинами 311 и 312 позволяет уменьшать расстояния межсоединений выходных линий P и N и расстояния межсоединений до демпфирующего конденсатора 327. Кроме того, задание электрических шин 347 и 348 в позиции выше электрической шины 311 и 312 позволяет уменьшать расстояния от диодов демпфирующих схем 321-326.

[0045] Согласно этому варианту осуществления, можно предоставлять следующие преимущества.

1) Для шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, причем три устройства находятся на одной из левой и правой сторон от осевой линии CL, а другие три устройства находятся на другой стороне, шесть конденсаторов 821-826 фильтра располагаются таким образом, что три из шести конденсаторов фильтра располагаются на левой стороне от осевой линии CL относительно трех устройства на левой стороне, и оставшиеся три конденсатора фильтра располагаются на правой стороне от осевой линии CL относительно правых трех двунаправленных переключающих устройств. Следовательно, можно уменьшать расстояния прокладки проводов или межсоединений конденсаторов 821-826 фильтра и двунаправленных переключающих устройств 311-316.

[0046] 2) В этом примере, пара двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, пара двунаправленных переключающих устройств 313 и 314 и пара двунаправленных переключающих устройств 315 и 316 размещаются таким образом, что два устройства каждой пары размещаются рядом на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, соответственно. Эта схема размещения позволяет удлинять выходные линии P и N (электрические шины 331 и 332) в одном направлении на небольшое расстояние. Следовательно, схема размещения этого примера позволяет ограничивать влияние L-компонента или индуктивности, хотя более длинный провод для вывода высокочастотной энергии переменного тока подвержен влиянию L-компонента.

[0047] 3) В этом примере, три из конденсаторов 821-826 фильтра на левой стороне и другие три из конденсаторов фильтра на правой стороне располагаются на внешних сторонах области, в которой шесть двунаправленных переключающих устройств 311-316 предоставляются относительно осевой линии CL таким образом, что область двунаправленных переключающих устройств находится между тремя конденсаторами фильтра на левой стороне и другими тремя конденсаторами фильтра на правой стороне. Следовательно, можно минимизировать разнесение, в направлении влево и вправо, между расположенными на левой стороне двунаправленными переключающими устройствами 31L и расположенными на правой стороне двунаправленными переключающими устройствами 31R. Следовательно, можно задавать расстояние или размер радиатора 10 в направлении влево и вправо равным минимальному расстоянию и, следовательно, уменьшать размер радиатора 10.

[0048] 4) В этом примере, электрические шины 333, 334 и 335 соединяют входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, размещаемых на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL в паре, входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 313 и 314, размещаемых на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL в паре, и входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 315 и 316, размещаемых на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL в паре, соответственно. Следовательно, конденсаторы 82L и 82R фильтра, предоставленные между фазами, могут быть применены для общего использования. Следовательно, можно уменьшать емкость каждого конденсатора фильтра и, как следствие, уменьшать размер конденсаторов фильтра.

[0049] 5) В этом примере, к входным контактным выводам двунаправленных переключающих устройств 31L, расположенные на левой стороне входные линии R, S и T протягиваются в направлении внутрь к осевой линии CL. Аналогично, к входным контактным выводам двунаправленных переключающих устройств 31R, расположенные на правой стороне входные линии R, S и T протягиваются в направлении внутрь к осевой линии CL. Следовательно, можно уменьшать расстояние или размер радиатора 10 в направлении влево и вправо.

[0050] 6) В этом примере, конденсаторы 821-826 фильтра располагаются на верхней стороне электрических шин. Другими словами, двунаправленные переключающие устройства 311-316 располагаются на одной стороне электрических шин, а конденсаторы 821-826 фильтра располагаются на другой стороне электрических шин. Следовательно, повышается свобода конструктивного исполнения размещения конденсаторов 821-826 фильтра.

[0051] 7) В этом примере, в отношении компоновки электрических шин 311 и 312, формирующих выходные линии P и N, и электрических шин 347 и 348 для демпфирующего конденсатора 327, электрические шины 347 и 348 располагаются между электрическими шинами 311 и 312. Следовательно, можно уменьшать расстояния, включающие в себя расстояния выходных линий P и N и расстояния межсоединений до демпфирующих конденсаторов 327.

[0052] 8) В этом примере, электрические шины 347 и 348 располагаются в позиции выше электрических шин 311 и 312. Следовательно, можно уменьшать расстояния от диодов демпфирующих схем 321-326.

[0053] 9) В этом примере, три конденсатора 821, 822 и 823 фильтра позиционируются на вершинах треугольника, соответственно. Следовательно, можно минимизировать расстояния межсоединений между конденсаторами, уменьшать размер устройства 3 преобразования энергии и осуществлять настройку между конденсаторами.

[0054] 10) В этом примере, три конденсатора, позиционируемые таким образом, что они формируют треугольник, размещаются таким образом, что одна вершина треугольника направлена в направлении наружу. Следовательно, можно улучшать баланс межсоединения, соединенного с конденсаторами, по сравнению с компоновкой, в которой одна вершина направлена в направлении внутрь, и уменьшать расстояние до каждой из электрических шин 333, 334 и 335.

[0055] 11) В этом примере, электрические шины 342 и 343 наклонены относительно линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315. Следовательно, можно задавать расстояние межсоединений равным расстоянию межсоединений конденсатора 823 фильтра, подключенного между R-фазой и T-фазой, в максимально возможной степени. Следовательно, можно осуществлять настройку между конденсаторами 821, 822 и 823 фильтра.

[0056] 12) В этом примере, электрические шины 342 и 343 предоставляются вдоль линии, соединяющей входные контактные выводы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315. Следовательно, можно уменьшать расстояния соединения конденсаторов 821 и 822 фильтра с электрическими шинами 333, 334 и 335 и, следовательно, можно уменьшать размер устройства 3 преобразования энергии.

[0057] ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению, возможны варьирования и модификации помимо предыдущего варианта осуществления. Далее приводится пояснение касательно примеров разновидностей согласно настоящему изобретению. Тем не менее нет намерения ограничения настоящего изобретения вышеуказанным вариантом осуществления и нижеприведенными вариантами осуществления. Элементам, используемым в вышеуказанном варианте осуществления, присваиваются идентичные ссылки с номерами, и пояснение исключается надлежащим образом.

[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 располагаются, соответственно, на внешних сторонах двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 и на внешней стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 относительно осевой линии CL в качестве центра. Тем не менее, как показано на фиг. 4A и 4B, можно размещать три расположенных на левой стороне конденсатора 82L фильтра и три расположенных на правой стороне конденсатора 82R фильтра, между двунаправленными переключающими устройствами 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL и двунаправленными переключающими устройствами 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL.

[0059] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг. 3, двунаправленные переключающие устройства 311, 313 и 315 располагаются на правой стороне от осевой линии CL, и двунаправленные переключающие устройства 312, 314 и 316 располагаются на правой стороне от осевой линии CL. Тем не менее можно использовать компоновку, в которой, как показано на фиг 5, двунаправленные переключающие устройства 311, 313 и 315 и двунаправленные переключающие устройства 312, 314 и 316 располагаются вдоль осевой линии CL.

[0060] В вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг. 3, три двунаправленных переключающих устройства 311, 313 и 315 располагаются на левой стороне от осевой линии CL, три двунаправленных переключающих устройства 312, 314 и 316 располагаются на правой стороне от осевой линии, и входные контактные выводы и выходные контактные выводы шести двунаправленных переключающих устройств 311-316 размещаются симметрично относительно осевой линии CL способом осевой симметрии или зеркальной симметрии. Тем не менее, как показано на фиг. 6, можно использовать компоновку, в которой три двунаправленных переключающих устройства 311, 313 и 315 располагаются на левой стороне от осевой линии CL, три двунаправленных переключающих устройства 312, 314 и 316 располагаются на правой стороне от осевой линии, и входные и выходные контактные выводы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройства 311, 313 и 315, а также входные и выходные контактные выводы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312m 314 и 316 размещаются таким же образом. В этом случае, два набора входных линий R, S и T протягиваются в идентичном направлении (в направлении вправо в проиллюстрированном примере) и соединяются с входными контактными выводами соответствующих двунаправленных переключающих устройств.

[0061] Кроме того, в вышеуказанном варианте осуществления, как показано на фиг. 3, конденсаторы 821-826 фильтра предоставляются между двумя фазами таким образом, что каждое из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316 уникально соответствует одному из шести конденсаторов фильтра. Тем не менее, как показано на фиг. 7, можно использовать компоновку, в которой конденсаторы 821-826 фильтра предоставляются между двумя фазами таким образом, что каждое из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316 уникально соответствует множеству конденсаторов фильтра (двум из конденсаторов фильтра в проиллюстрированном примере).

[0062] В этом случае, конденсаторы фильтра могут быть расположены в центральной области в направлении ширины устройства 3 преобразования энергии, как показано на фиг. 8, или могут быть расположены на внешних сторонах устройства 3 преобразования энергии, как показано на фиг. 9. В случае компоновки, в которой конденсаторы фильтра располагаются в центральной области в направлении ширины устройства 3 преобразования энергии, как показано на фиг. 8, можно использовать свободное пространство и, следовательно, ограничивать или уменьшать размер устройства 3 преобразования энергии в максимально возможной степени.

[0063] Двунаправленные переключающие устройства 311, 313 и 315 соответствуют первому переключающему устройству или элементу в формуле настоящего изобретения, и двунаправленные переключающие устройства 312, 314 и 316 соответствуют второму переключающему устройству или элементу в формуле настоящего изобретения. Устройство 3 преобразования энергии соответствует схеме преобразования в формуле настоящего изобретения. Электрические шины 331 и 332 соответствуют выходной линии в формуле настоящего изобретения.

Раскрыто устройство (3) преобразования энергии для преобразования энергии многофазного переменного тока непосредственно в энергию переменного тока. Схема преобразования включает в себя множество первых переключающих устройств (311, 313, 315) и множество вторых переключающих устройств (312, 314, 316), соединенных, соответственно, с фазами R, S, T энергии многофазного переменного тока и выполненных с возможностью обеспечивать операцию электрического переключения в обоих направлениях. Выходные линии (331, 332), сформированные посредством пары электрических шин, соединяются со схемой преобразования. Первые переключающие устройства и вторые переключающие устройства размещаются таким образом, что выходные контактные выводы размещаются в ряд. Выходные линии (331, 332) соединяются с выходными контактными выводами и удлиняются прямолинейно в одном направлении. Технический результат - уменьшение длины выходной линии. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство преобразования энергии для преобразования энергии многофазного переменного тока непосредственно в энергию переменного тока, причем устройство преобразования энергии содержит:
- схему преобразования, включающую в себя множество первых переключающих устройств, соединенных, соответственно, с фазами энергии многофазного переменного тока и выполненных с возможностью обеспечивать операцию электрического переключения в обоих направлениях, и множество вторых переключающих устройств, соединенных, соответственно, с фазами энергии многофазного переменного тока и выполненных с возможностью обеспечивать операцию электрического переключения в обоих направлениях; и
- первую выходную линию, соединенную с первыми переключающими устройствами, и вторую выходную линию, соединенную со вторыми переключающими устройствами,
- при этом, в качестве пространственной компоновки, выходные контактные выводы первых переключающих устройств размещаются в ряд, и выходные контактные выводы вторых переключающих устройств размещаются в ряд,
- при этом каждая из первой выходной линии и второй выходной линии соединяется с выходными контактными выводами и удлиняется в одном направлении.

2. Устройство преобразования энергии по п. 1, в котором первые переключающие устройства и вторые переключающие устройства располагаются на обеих сторонах осевой линии схемы преобразования, соответственно,
- каждое из первых переключающих устройств и вторых переключающих устройств включает в себя входной контактный вывод, соединенный с входной линией,
- первая выходная линия и вторая выходная линия соединяются с выходными контактными выводами, расположенными на внутренней стороне входных контактных выводов.

3. Устройство преобразования энергии по п. 2, при этом устройство преобразования энергии дополнительно содержит множество конденсаторов, соединенных со схемой преобразования, и конденсаторы располагаются на внешней стороне первых переключающих устройств и вторых переключающих устройств.

4. Устройство преобразования энергии по п. 3, в котором конденсаторы, соединенные с первыми переключающими устройствами, и конденсаторы, соединенные со вторыми переключающими устройствами, соединяются друг с другом.

5. Устройство преобразования энергии по п. 1, в котором первая выходная линия и вторая выходная линия идут прямолинейно, и первая выходная линия и вторая выходная линия являются параллельными друг другу.

6. Устройство преобразования энергии по п. 1, в котором первая выходная линия и вторая выходная линия формируются посредством пары электрических шин, идущих параллельно друг с другом.

7. Устройство преобразования энергии по п. 1, в котором каждое из переключающих устройств включает в себя выходной контактный вывод, сформированный на первом концевом участке, и входной контактный вывод, сформированный на втором концевом
участке;
- первые переключающие устройства располагаются рядом друг с другом, так что выходные контактные выводы первых переключающих устройств размещаются в ряд, и входные контактные выводы первых переключающих устройств размещаются в ряд;
- вторые переключающие устройства располагаются рядом друг с другом, так что выходные контактные выводы вторых переключающих устройств размещаются в ряд, и входные контактные выводы вторых переключающих устройств размещаются в ряд;
- первые переключающие устройства и вторые переключающие устройства размещаются симметрично, так что один из набора выходных контактных выводов и набора входных контактных выводов находится на внутренней стороне, а другой из набора выходных контактных выводов и набора входных контактных выводов находится на внешней стороне.