УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ Российский патент 2015 года по МПК H02M5/293 H02M1/12 

Область техники, к которой относится изобретение

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

Уровень техники

[0002] Известен матричный преобразователь в качестве установки преобразования мощности для преобразования мощности переменного тока в мощность переменного тока непосредственно и эффективно с помощью конструкции, требующей меньшего числа составных частей и обеспечивающей уменьшение размера установки (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 установке преобразования мощности, в которой высокочастотный переменный ток протекает через выходную линию, установка становится подверженной влиянию L-компоненты, если длина разводки является большой.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0004] Патентный документ 1. JP2006-333590 А

Сущность изобретения

[0005] Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство или установку преобразования мощности для уменьшения длины выходной линии.

[0006] Согласно настоящему изобретению, множество переключающих устройств, формирующих схему преобразования мощности, компонуются таким образом, что выходная линия находится ниже входной линии в направлении вверх и вниз.

[0007] Согласно настоящему изобретению, переключающие устройства компонуются, и выходная линия размещается ниже входной линии, так что можно уменьшать длину выходной линии.

Краткое описание чертежей

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

Фиг.2А является видом сверху, показывающим установку преобразования мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения в промежуточном состоянии в процессе сборки.

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

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

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

Фиг.3 является видом, показывающим схему размещения IGBT и конденсаторов фильтра установки преобразования мощности, показанной на фиг.2, при виде сверху и виде сбоку.

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

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

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 мощности, 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 мощности

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

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

[0011] В системе преобразования мощности этого примера трехфазная мощность переменного тока подается через схему 8 фильтра в установку 3 преобразования мощности и преобразуется в мощность переменного тока сигнальной фазы. Установка 3 преобразования мощности этого примера включает в себя 6 двунаправленных переключающих устройств 31, компонуемых в матрице, соответствующей R-, S- и Т-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 одно 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 мощности этого примера, для управления включением/выключением каждого из двунаправленных переключающих устройств 31 установки 3 преобразования мощности. Схема 9 управления матричным преобразователем принимает, в качестве вводов, значение напряжения, поданное из трехфазного источника 2 электрической мощности 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 мощность однофазного переменного тока, выведенную в трансформатор 4, и за счет этого получает мощность постоянного тока, соответствующую цели.

[0015] Трансформатор 4 увеличивает или уменьшает напряжение мощности однофазного переменного тока, полученное посредством преобразования установки 3 преобразования мощности, до предварительно определенного значения. Выпрямитель 5 включает в себя четыре выпрямительных диода и преобразует мощность однофазного переменного тока регулируемого напряжения в мощность 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 мощности с такой конструкцией этого примера преобразует трехфазную мощность переменного тока, поданную из трехфазного источника 2 электрической мощности, непосредственно в мощность однофазного переменного тока с помощью установки 3 преобразования мощности и преобразует мощность однофазного переменного тока в мощность постоянного тока после регулирования до требуемого напряжения. Таким образом, вторичная батарея 6 заряжается. Система 1 преобразования мощности является просто одним примером, к которому применяется установка 3 преобразования мощности согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение не ограничено этим примером, в котором настоящее изобретение применяется к системе 1 преобразования мощности. Настоящее изобретение является применимым к другим системам преобразования мощности, когда, по меньшей мере, одна из мощности до преобразования и мощности после преобразования представляет собой мощность многофазного переменного тока.

[0017] Схема размещения частей установки 3 преобразования мощности

Фиг.2-6 являются видами для иллюстрации пространственной схемы размещения или компоновки частей, составляющих установку 3 преобразования мощности, показанную 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.2А 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 терминалов двунаправленных переключающих устройств 31. Фиг.2С 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 установки 3 преобразования мощности 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 терминал, выходной терминал и промежуточный или средний терминал между двумя IGBT, компонуемых в паре, и входной терминал, выходной терминал и промежуточный терминал предоставляются на верхней стороне модульного комплекта. Из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, показанных на фиг.3, расположенные на левой стороне терминалы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются входными терминалами, расположенные на правой стороне терминалы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются выходными терминалами, и центральные терминалы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 являются промежуточными терминалами. Из шести двунаправленных переключающих устройств 311-316, показанных на фиг.3, расположенные на правой стороне терминалы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются входными терминалами, расположенные на левой стороне терминалы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются выходными терминалами, и центральные терминалы трех расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 являются промежуточными терминалами. Терминалы затвора двунаправленных переключающих устройств 31 предоставляются в другой части модульного комплекта и опущены на чертеже.

[0020] Как показано на фиг.2 и 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 скомпонованы в трех парах: первая пара двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, расположенных, соответственно, на левой стороне и на правой стороне от осевой (центральной) 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 компонуются три терминала (входной терминал, выходной терминал и промежуточные терминалы) 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 Р, N, соединяющих выходные терминалы". 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-, Т-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 Р и N (электрические шины 331 и 332) в одном направлении на минимальное расстояние. Поскольку влияние L-компоненты увеличивается посредством увеличения разводки, выводящей высокочастотную мощность переменного тока, компоновка этого примера позволяет ограничивать влияние L-компоненты. Данный эффект компоновки этого примера является более преимущественным по сравнению с примером, показанным на фиг.5. Таким образом, выходные линии Р и N являются почти прямыми до трансформатора 4.

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

[0023] К входным терминалам в левых концах двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL, входные линии R, S и Т одной ветви, отклоняющейся от входных линий трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL. К входным терминалам в правом конце двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL, входные линии R, S и Т другой ветви, отклоняющейся от входных линий трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока, подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL. R-фаза подключается к входным терминалам двунаправленных переключающих устройств 311 и 312; S-фаза подключается к входным терминалам двунаправленных переключающих устройств 313 и 314; и Т-фаза подключается к входным терминалам двунаправленных переключающих устройств 315 и 316. Входные линии R, S и Т на левой стороне протягиваются и подключаются в направлении внутрь к осевой линии CL, и входные линии R, S и Т 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 Т, протягивающиеся от трехфазного источника 2 электрической мощности переменного тока к установке 3 преобразования мощности, 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 Т разделяются на две ветви на входной стороне реакторов 81 фильтра, и реакторы 81 фильтра предоставляются для каждой из ветвей входных линий R, S и Т.

[0025] Электрическая шина 331, формирующая выходную линию P установки 3 преобразования мощности, соединяется с правыми выходными терминалами двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 на левой стороне от осевой линии CL. Электрическая шина 332, формирующая выходную линию N установки 3 преобразования мощности, соединяется с левыми выходными терминалами двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 на правой стороне от осевой линии CL. Передние концы электрических шин 331 и 332 соединены с трансформатором 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 терминалы 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 терминалы 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 терминалы 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, разводки, соответствующие электрическим шинам, показаны с помощью идентичных ссылок с номерами, соответственно. Эти электрические шины 333-335 не представляют важность для функции установки 3 преобразования мощности, и, следовательно, по своему усмотрению можно исключать эти электрические шины.

[0027] Эти электрические шины 333-335 скомпонованы с возможностью пересекать электрические шины 331 и 332, формирующие выходные линии Р и N при просмотре при виде сверху. Тем не менее, как показано при виде сбоку по фиг.3, электрические шины 333-335, соединяющие входные терминалы, формируются в позиции выше электрических шин 331 и 332 и в силу этого компонуются 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 обеспечен между R- и S-фазами на левой стороне на фиг.3, и конденсатор 824 фильтра обеспечен между R- и S-фазами на правой стороне на фиг.3. Электрическая шина 333 соединяет входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, в которые вводится R-фаза. Следовательно, шумы в R-фазе трехфазного источника 2 электрической мощности 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 Т-фазе.

[0029] Схема фильтра в этом примере включает в себя шесть конденсаторов 821-826 фильтра, компонуемых 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 обеспечен между S-фазой и R-фазой, которая соответствует входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 311. Аналогично, расположенный на левой стороне конденсатор 822 фильтра обеспечен между Т-фазой и S-фазой, которая соответствует входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 313. Расположенный на левой стороне конденсатор 823 фильтра обеспечен между R-фазой и Т-фазой, которая соответствует входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 315. Аналогично, расположенный на правой стороне конденсатор 824 фильтра обеспечен между S-фазой и R-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 313. Расположенный на правой стороне конденсатор 825 фильтра обеспечен между Т-фазой и S-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 314. Расположенный на правой стороне конденсатор 826 фильтра обеспечен между R-фазой и Т-фазой, соответствующей входному терминалу двунаправленного переключающего устройства 316.

[0030] С помощью компоновки, в которой шесть конденсаторов 821-826 фильтра компонуются 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, компонуемых 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 компонуются 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.4А.

[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 фактической установки.

[0033] Вышеприведенное пояснение направлено на конструкцию соединения электрических шин. Как показано на фиг.2B, электрическая шина 331 формирует выходную линию Р, соединяющую выходные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315 и протягивающуюся к трансформатору 4. Электрическая шина 332 формирует выходную линию N, соединяющую выходные терминалы двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 и протягивающуюся к трансформатору 4. Электрическая шина 333 является электрической шиной, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного терминала 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 терминала двунаправленного переключающего устройства 312 и который соединяется с электрической шиной 337, чтобы подключать конденсатор 826 фильтра (см. фиг.2С 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 терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, протягивающуюся в направлении вверх и вниз при просмотре на фиг.2С.

[0034] Электрическая шина 334 является электрической шиной, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 313 и 314 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного терминала 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 терминала двунаправленного переключающего устройства 314 и который соединяется с электрической шиной 339, чтобы соединять конденсаторы 824 и 825 фильтра (см. фиг.2С 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 терминалы 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.2С) по фиг.2.

[0035] Электрическая шина 335 является электрической шиной, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 315 и 316 и включающей в себя первый концевой фрагмент, который протягивается наружу в направлении влево за пределы входного терминала 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 терминала двунаправленного переключающего устройства 316 и который соединяется с электрической шиной 341, чтобы подключать конденсатор 826 фильтра (см. фиг.2С 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 терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, которая представляет собой линию, протягивающуюся в направлении вверх и вниз при просмотре на фиг.2С.

[0036] Как показано на фиг.2D, эти электрические шины 333, 334 и 335 соединены с входными терминалами 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 Р 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.2С, конденсаторы 821, 822 и 823 фильтра располагаются на внешней стороне относительно осевой линии CL и компонуются 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 разводок между конденсаторами равными минимальным расстояниям, уменьшать размер установки 3 преобразования мощности 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 разводки, подключенной 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 Т-фазой, монтируется на верхней поверхности электрической шины 343. Две электрических шины 342 и 343 наклонены относительно линии, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, т.е. линии, протягивающейся в направлении вверх и вниз на фиг.2С. Кроме того, эти две электрических шины 342 и 343 протягиваются вдоль линии, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, т.е. линии, протягивающейся в направлении вверх и вниз на фиг.2С и соединенной с электрическими шинами 333, 342 и 335. Конденсаторы 824 и 825 фильтра на правой стороне от осевой линии CL компонуются симметрично относительно осевой линии CL.

[0039] С помощью компоновки, в которой электрические шины 342 и 343 наклонены относительно линии, соединяющей входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315, можно задавать расстояние разводок равным расстоянию разводок конденсатора 823 фильтра, подключенного между R-фазой и Т-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 терминалы 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 установки 3 преобразования мощности. С помощью компоновки, в которой каждый из конденсаторов 821-826 фильтра расположен 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 Т-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 терминалы 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 терминал демпфирующей схемы 321 соединяется с входным терминалом двунаправленного переключающего устройства 311, второй терминал демпфирующей схемы 321 соединяется с промежуточным терминалом двунаправленного переключающего устройства 311, и третий терминал соединяется с выходным терминалом двунаправленного переключающего устройства 311. Следовательно, как показано на фиг.2С и 2D, три диода закрепляются и соединяются, соответственно, с помощью крепежных скоб 351-356, которые изготавливаются из проводника и соединены с промежуточными терминалами 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 Р 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 Р 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 331 и 332, формирующей выходные линии Р и N, и электрических шин 347 и 348, протягивающихся к демпфирующему конденсатору 327, расположение электрических шин 347 и 348 между электрическими шинами 331 и 332 позволяет уменьшать расстояния разводок выходных линий Р и N и расстояния разводок до демпфирующего конденсатора 327. Кроме того, задание электрических шин 347 и 348 в позиции выше электрической шины 331 и 332 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 разводок 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 компонуются таким образом, что два устройства каждой пары скомпонованы рядом на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL, соответственно. Кроме того, электрические шины 331 и 332, формирующие выходные линии Р и N, находятся, в направлении вверх и вниз (в направлении высоты), ниже входных линий R, S и Т и электрических шин 333, 334 и 335. Эта схема размещения позволяет удлинять выходные линии Р и N (электрические шины 331 и 332) в одном направлении на небольшое расстояние без помех. Следовательно, схема размещения этого примера позволяет ограничивать влияние L-компоненты или индуктивности, хотя более длинный провод для вывода высокочастотной мощности переменного тока подвержен влиянию L-компоненты.

[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 терминалы двунаправленных переключающих устройств 311 и 312, компонуемых на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL в паре, входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 313 и 314, компонуемых на левой стороне и на правой стороне от осевой линии CL в паре, и входные терминалы двунаправленных переключающих устройств 315 и 316, компонуемых 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 терминалам двунаправленных переключающих устройств 31L, расположенные на левой стороне входные линии R, S и Т протягиваются в направлении внутрь к осевой линии CL. Аналогично, к входным терминалам двунаправленных переключающих устройств 31R, расположенные на правой стороне входные линии R, S и Т 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 331 и 332, формирующих выходные линии Р и N, и электрических шин 347 и 348 для демпфирующего конденсатора 327, электрические шины 347 и 348 располагаются между электрическими шинами 331 и 332. Следовательно, можно уменьшать расстояния, включающие в себя расстояния выходных линий Р и N и расстояния разводок до демпфирующих конденсаторов 327.

[0052] 8) В этом примере, электрические шины 347 и 348 располагаются в позиции выше электрических шин 331 и 332. 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 разводок между конденсаторами, уменьшать размер установки 3 преобразования мощности и осуществлять настройку между конденсаторами.

[0054] 10) В этом примере, три конденсатора, позиционируемые таким образом, что они формируют треугольник, компонуются таким образом, что одна вершина треугольника направлена в направлении наружу. Следовательно, можно улучшать баланс разводки, соединенной 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 терминалы двунаправленных переключающих устройств 311, 313 и 315. Следовательно, можно задавать расстояние разводок равным расстоянию разводок конденсатора 823 фильтра, подключенного между R-фазой и Т-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 терминалы 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 установки 3 преобразования мощности.

[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.4А и 4В, 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 терминалы и выходные терминалы шести двунаправленных переключающих устройств 311-316 компонуются 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 терминалы трех расположенных на левой стороне двунаправленных переключающих устройства 311, 313 и 315, а также входные и выходные терминалы расположенных на правой стороне двунаправленных переключающих устройств 312, 314 и 316 компонуются таким же образом. В этом случае, два набора входных линий R, S и Т протягиваются в идентичном направлении (в направлении вправо в проиллюстрированном примере) и соединены с входными терминалами 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 установки 3 преобразования мощности, как показано на фиг.8, или могут быть расположены на внешних сторонах установки 3 преобразования мощности, как показано на фиг.9. В случае компоновки, в которой конденсаторы фильтра располагаются в центральной области в направлении ширины установки 3 преобразования мощности, как показано на фиг.8, можно использовать свободное пространство, и, следовательно, ограничивать или уменьшать размер установки 3 преобразования мощности 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. Установка 3 преобразования мощности соответствует схеме преобразования в формуле настоящего изобретения. Конденсаторы 821-826, 831-836 фильтра соответствуют конденсаторам в формуле настоящего изобретения. Электрические шины 331 и 332 соответствуют выходной линии в формуле настоящего изобретения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования мощности переменного тока промышленной частоты в произвольную мощность. Технический результат - сокращение расстояния разводок между схемой защиты и переключающим элементом. Устройство (3) преобразования мощности, которое непосредственно преобразует мощность многофазного переменного тока в мощность переменного тока. Схема преобразования имеет множество первых переключающих элементов (311, 313 и 315) и множество вторых переключающих элементов (312, 314 и 316), которые подключены к фазам (R, S, T) многофазного переменного тока и может переключать течение тока между двумя направлениями. Устройство преобразования мощности также обеспечено следующим: входными линиями (R, S, T), подключенными к входным терминалам переключающих элементов; и выходными линиями (P, N), подключенными к выходным терминалам переключающих элементов. Выходные терминалы первых переключающих элементов расположены в одной линии также как и выходные терминалы вторых переключающих элементов. Также линия, сформированная выходными терминалами первых переключающих элементов параллельна линии, сформированной выходными терминалами вторых переключающих элементов. Вышеупомянутые выходные линии расположены вертикально ниже, чем вышеупомянутые входные линии. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Установка преобразования мощности для преобразования мощности многофазного переменного тока непосредственно в мощность переменного тока, причем установка преобразования мощности содержит:
- схему преобразования, включающую в себя множество первых переключающих устройств, соединенных соответственно с фазами мощности многофазного переменного тока и выполненных с возможностью обеспечивать операцию электрического переключения в обоих направлениях, и множество вторых переключающих устройств, соединенных соответственно с фазами мощности многофазного переменного тока и выполненных с возможностью обеспечивать операцию электрического переключения в обоих направлениях;
- множество входных линий, соединенных соответственно с входными терминалами первых переключающих устройств и входными терминалами вторых переключающих устройств, и
- первую выходную линию, соединенную с выходными терминалами первых переключающих устройств, и вторую выходную линию, соединенную с выходными терминалами вторых переключающих устройств,
- при этом в качестве пространственной компоновки выходные терминалы первых переключающих устройств скомпонованы в ряд, и выходные терминалы вторых переключающих устройств скомпонованы в ряд,
- при этом первые переключающие устройства и вторые переключающие устройства, скомпонованные в направлении рядов, скомпонованы рядом относительно первых и вторых выходных линии,
- при этом первые и вторые выходные линии скомпонованы с возможностью пересекать входные линии согласно пересечению на разных уровнях.

2. Установка преобразования мощности по п. 1, при этом установка преобразования мощности дополнительно содержит по меньшей мере один конденсатор, соединенный с входной линией;
- при этом в качестве пространственной компоновки первые переключающие устройства или вторые переключающие устройства находятся на одной стороне входных линий, а конденсатор находится на другой стороне входных линий.

3. Установка преобразования мощности по п. 2, в которой по меньшей мере один из конденсаторов обеспечен между двумя из фаз мощности многофазного переменного тока, соответствующих каждому из первых переключающих устройств и вторых переключающих устройств.

4. Установка преобразования мощности по п. 3, в которой между двумя из фаз первый конденсатор обеспечен около входного терминала первого переключающего устройства, а второй конденсатор обеспечен около входного терминала второго переключающего устройства.

5. Установка преобразования мощности по п. 1, в которой первая выходная линия и вторая выходная линия сформированы посредством пары электрических шин, идущих параллельно друг с другом.

6. Установка преобразования мощности по п. 1, в которой входные линии включают в себя электрическую шину, подключающую входной терминал первого переключающего устройства и входной терминал второго переключающего устройства,
- первая выходная линия или электрическая шина, формирующая первую выходную линию, и электрическая шина входных линий скомпонованы с возможностью пересекать друг друга согласно пересечению на разных уровнях верхнего уровня и нижнего уровня.

7. Установка преобразования мощности по п. 2, в которой электрическая шина, формирующая входные линии, расположена выше переключающих устройств, входные терминалы переключающих устройств соединены с нижней поверхностью электрической шины, и конденсатор расположен на верхней поверхности электрической шины.