专利名称：功率转换器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型说明了功率转换器系统(Stromrichteranordnung)，如该功率转换器 系统例如在风力发电设备或光伏设备中用于将在那里产生的电流与供电网络相匹配。风力 发电设备依赖于风速产生频率变化的且时变性的输出电压。在光伏设备中通常产生时变性 的直流电压。但是为了供电网络馈电，大多数情况下必须产生频率恒定的限定的电压。
背景技术：
为此，例如由DE 198 32 225 Al公知市场上常见的功率半导体模块的级联的系 统。本实用新型说明了这样的级联的系统的系统集成，该系统集成优选适用于超过IOOkW 的较高功率。
发明内容本实用新型的任务在于，介绍一种用于较高功率的功率转换器系统，该功率转换 器系统模块式地由市场上常见的功率半导体模块组成，其中，该结构易于被触及并以节省 空间的方式构成。该任务依据本实用新型通过具有权利要求1的特征的功率转换器系统来解决。优 选的实施方式在从属权利要求中加以介绍。具有容纳装置的功率转换器系统形成了本实用新型的出发点，该容纳装置优选被 构成为公知的开关柜。至少两个功率转换器组件被布置在容纳装置中。每个功率转换器组 件分别配属有冷却装置。在该冷却装置上布置有至少一个功率半导体模块，但优选成排地 布置有多个相同类型的市场上常见的功率半导体模块。此外，这些功率半导体模块分别适 配于电路地与电容器装置相连。依据本实用新型，每两个功率转换器组件以如下方式布置在容纳装置内，即，各个 冷却装置彼此相向地布置。在这里，空气冷却装置或液体冷却装置同样地适合作为冷却装 置。在使用空气冷却装置的情况下特别优选的是，流动管道垂直于功率半导体模块的排布 置地分布，这是因为由此，对于每个功率半导体模块提供足够的、相同温度的冷空气。此外，功率转换器组件借助于连接装置与容纳装置相连。该连接装置优选被构成 为与开关柜直接连接的导轨系统，以便可以容易地将各个功率转换器组件装入开关柜中， 或者在需要时同样更换功率转换器组件。另外优选的是，各个冷却装置是彼此保持间距的或被彼此直接接触地布置。根据本实用新型，有利的是，将多个功率半导体模块以多个适配于电路地彼此连 接的组来布置，以构成单个功率转换器子系统，所述功率转换器子系统分别具有自己的所 配属的电容器装置。
本实用新型的特别优选的改进方案在各个实施例的说明中列出。此外，有创造性的解决方案借助于实施例和图1至4来进一步说明。图1以三维视图示出依据本实用新型的功率转换器系统；图2以三维视图示出依据本实用新型的功率转换器系统的两个功率转换器组件；图3以第一俯视图示出两个功率转换器组件；以及图4以第二俯视图示出另外两个功率转换器组件。
具体实施方式
图1以三维视图示出依据本实用新型的功率转换器系统1。构成功率转换器系统 的容纳装置的开关柜6被示出。该开关柜6在其下分界面10和上分界面12上分别具有两 个用于对两个布置在这里的功率转换器组件2进行容纳和引导的导轨系统16。功率转换器 组件2在这里具有空气冷却装置200作为冷却装置20，该空气冷却装置200可以借助于多 个通风器4从正侧被施以冷空气。相应的冷空气排出口位于开关柜6对置的侧上。在图2 中再次更详细地示出两个功率转换器组件2。图2同样以三维视图示出两个功率转换器组件2。每个功率转换器组件2在这里 具有分为三个组3的分组，这三个组3通常配属给三种不同的相位。所述组3中的每一个 在其一侧由多个功率半导体模块30构成，这些功率半导体模块30适配于电路地与所配属 的电容器装置40相连。电容器装置40具有可以与功率转换器系统1的外部接口相连的直 流电流连接装置42。交流电压接口 32被直接布置在组3的各个功率半导体模块30上。这样的功率转换器系统1可以例如被构成为转换器(Umrichter)，其中，进入的交 流电压借助于第一功率转换器组件2a被整流，能量被暂存到电容器单元40中并借助于第 二功率转换器组件2b产生具有希望频率的所希望的电压。在这里，三个组3的划分是有利 的，这是因为每个组3既可以在输入侧又可以在输出侧分别配属给一个相位。功率转换器系统1的另一有利的构造方案是具有直流电压输入端的三相逆变器。 于是在这里有利的是，相对置的组被分别共同地配属给一个输出相位。然而，这两种有利的应用不视为对功率转换器系统的可行的构造方案的限制。在这里示出的构造方案中，两个功率转换器组件2a/b被彼此镜像对称地构造，其 中，镜面由x_y平面形成。因此，在该布置中两个功率转换器组件2a/b的交流电流接口 32 被布置在前侧，由此，简单地实现了其它的电连接。直流电流接口分别在侧向上处于背离冷 却装置20的侧上。两个功率转换器组件2的冷却装置20自身彼此处于直接接触中。这对 于通过空气冷却装置200从功率半导体模块30中导出热量是有利的。图3在x-y平面上的第一俯视图中示出两个功率转换器组件2。再次示出两个具 有空气冷却装置200的功率转换器组件2，其中，在这里两个功率转换器组件2彼此相对具 有间距，由此这种布置对于更简单的装配或者还有在修理时的拆卸是行得通的。在这里同样示出了功率半导体模块30，其中每四个组成一个组3进而构成一个功 率转换器子系统。一个组3的各个功率半导体模块30相同类型地构造有半桥电路并且一 个组3的各个功率半导体模块30并联连接。因此在这里每四个功率半导体模块30构成一 个相位的功率转换器子系统。每个功率转换器子系统具有其自己的冷却装置和其自己的电 容器装置40。可能有利的是，将功率转换器 件2的各个电容器装置40相连，以便实现负载的对称分配。同样有利的是，冷却装置20彼此机械连接，以便获得作为子系统的功率转换器 组件2。对于功率转换器组件2的这样的构造和布置有利的是，空气冷却装置200的流动管 道202在ζ方向上，也就是垂直于功率半导体模块30的排地分布。图4以x-z平面上的第二俯视图示出另外两个功率转换器组件2。与依据图3的 系统有区别的是，在这里设置有功率转换器组件2的液体冷却装置。此外，两个功率转换 器组件2被完全相同地构造并被布置为彼此相对转过180°。这以如下方式简化了结构， 即，所有的功率转换器组件2可以相同地制造进而所有的功率转换器子系统可以相同地制 造。此外，这种系统在与具有入口和出口 206的液体冷却装置组合的情况下是有利的，因为 这种系统允许χ方向上的更紧凑的结构。同样示出了带有配属的、连至功率半导体模块30的电连接装置42的电容器装置 40以及示出了同样与功率半导体模块30相连的交流电流接口 32。
权利要求功率转换器系统(1)，所述功率转换器系统具有容纳装置(6)、至少两个功率转换器组件(2)，所述功率转换器组件(2)分别带有冷却装置(20)、至少一个布置在所述冷却装置(20)上的功率半导体模块(30)以及带有就此适配于电路地连接的电容器装置(40)，其中，每两个功率转换器组件(2)以如下方式布置在所述容纳装置中，即，各个所述冷却装置(20)是彼此相向的，并且其中，所述功率转换器组件(2)利用连接装置(16)与所述容纳装置(6)相连。
2.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，所述连接装置(16)被构成为导轨系统。
3.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，各个所述冷却装置(20)是彼此保持间 距的或者被彼此直接接触地布置。
4.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，将所述冷却装置(20)构成为液体冷却直ο
5.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，将所述冷却装置(20)构成为空气冷却 装置(200)。
6.按权利要求5所述的功率转换器系统，其中，将所述空气冷却装置(200)以如下方式 构造，即，流动管道(202)垂直于所述功率半导体模块(30)的排地分布。
7.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，将多个所述功率半导体模块(30)以多 个适配于电路地彼此连接的组(3)来布置，以构成单个功率转换器子系统，所述功率转换 器子系统分别具有自己的所配属的电容器装置(40)。
8.按权利要求7所述的功率转换器系统，其中，每个功率转换器子系统具有自己的所 配属的冷却装置(20)。
9.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，各个所述功率转换器组件(2)彼此镜像 对称地布置。
10.按权利要求1所述的功率转换器系统，其中，各个所述功率转换器组件(2)被布置 为彼此相对扭转180°。
专利摘要本实用新型涉及一种功率转换器系统(1)，具有容纳装置(6)、至少两个功率转换器组件(2)，功率转换器组件(2)分别带有冷却装置(20)、至少一个布置在冷却装置(20)上的功率半导体模块(30)以及带有就此适配于电路地连接的电容器装置(40)，其中，每两个功率转换器组件(2)以如下方式布置在容纳装置中，即，各个冷却装置(20)是彼此相向的，并且其中，功率转换器组件(2)利用连接装置(16)与容纳装置(6)相连。该功率转换器系统模块式地由市场上常见的功率半导体模块组成，其中，该结构易于被触及并以节省空间的方式构成。
文档编号H05K7/20GK201656746SQ200920219600
公开日2010年11月24日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年9月19日
发明者夫朗苏瓦斯·万伏特, 布里格·奥兰 申请人:赛米控电子股份有限公司