变换器的模块化的中间回路电路、变换器电路、能量转换器和车辆的制作方法

本发明属于功率电子器件领域、尤其功率变换器领域，并且涉及用于功率变换器的相模块的结构和变换器。此外，本发明涉及一种具有变换器的车辆。

背景技术：

变换器(umrichter)用于转换交变电压和交变电流，其中，在此匹配独有特性——如电压幅度和频率。变换器可以具有中间回路。中间回路充当中间存储器以及电缓存器。在功率变换器中，同样地转换电压和电流。

变换器例如用于转速可变的电动机的驱动装置。这些变换器出现在车辆中、尤其诸如有轨电车、电力机车或高速列车的有轨车辆中。车辆截取例如架空线或导电轨上的电压。所述电压然后在变换器中被匹配用于电驱动装置。

电动机也作为用于例如在电动车辆的制动过程中由动能产生电能的发电机使用。变换器典型地在两个方向上起作用。

变换器可以具有相模块，所述相模块具有可控制的半导体构件，例如igbt(insulated-gatebipolartransistor：绝缘栅双极晶体管)。通过频率控制装置，在相模块中生成相电流。相电流然后可以例如驱动电动机。

现有技术的缺点

换流器模块由换流器单元的大型布置组成，其中，每个换流器单元连接到中间回路上。到中间回路的长的连接产生高的电感和与此相关的功率损耗。

技术实现要素：

所述任务在于，改进变换器的结构。

所述任务通过一种用于功率变换器的模块化的中间回路电路解决。此外，所述任务通过一种变换器电路、一种能量转换器和一种车辆、尤其有轨车辆解决。

提出一种用于功率变换器的模块化的中间回路电路，其具有至少两个或更多个在链中(ineinerkette)并联连接的中间回路电容器模块，其中，每个中间回路电容器模块具有第一连接端、第二连接端和至少一个第一中间回路电容器，所述至少一个第一中间回路电容器与所述第一连接端和所述第二连接端电连接，在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第一连接端分别通过第一低欧姆高电感连接以及与其并联连接的第一高欧姆低电感连接连接；以及在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第二连接端分别通过第二低欧姆高电感连接以及与其并联连接的第二高欧姆低电感连接连接。在此，分别与第一高欧姆低电感连接和第二高欧姆低电感连接相比，第一低欧姆高电感连接和第二低欧姆高电感连接分别具有更小的欧姆电阻和更大的电感。

模块化在此表示：功率变换器的中间回路电路具有多个单个部件，其中，所述部件尤其涉及中间回路电容器、中间回路电容器模块和相应的连接，它们组合成一个共同的中间回路。

低欧姆连接尤其理解为与高欧姆连接相比具有更小电阻值的连接。然而优选地，低欧姆连接具有在10μω和1ω之间的电阻值，相反，高欧姆连接具有在100ω和10mω之间的电阻值。

低电感连接尤其理解为与高电感连接相比具有更小电感值的连接。然而优选地，低电感连接具有在1nh和100μh之间的电感值，相反，高电感连接优选具有在10mh和10h之间的电感值。

在变换器的中间回路中通常安装有电容器。在变换器的高电流或高功率密度的情况下，高电流负载能力在中间回路电容器的自感同时较低的情况下可以对于效率而言是有利的。低的等效串联电阻(esr)和低的等效串联电感(esl)是对于良好效率的要求。中间回路电容器到开关设备上的低电感连接同样可以导致效率提高。

因为模块化的中间回路电路可以设计用于数百安培至一千安培的大电流，所以在电导体中存在以下电感：所述电感取决于导体材料的磁导率、导体回路的线路横截面和尺寸。这些电感是寄生的并且有利地最小化。特别地，所述电感无意地通过例如线圈或类似物在中间回路电路中建立。

根据一种实施方式，分别一个开关设备与中间回路电容器模块并联连接或可与中间回路电容器模块并联连接。有利地，这些开关设备分别分配给一个中间回路电容器模块并且直接与所述中间回路电容器模块并联连接。开关设备可以具有至少一个第一和第二dc连接端，从而其可以与中间回路电容器模块的第一和第二连接端并联连接。

根据一种实施方式，开关设备具有至少一个或多个ac连接端。如此运行开关设备，使得将在开关设备的dc连接端之间的直流电压产生成在开关设备的ac连接端上的交变电压。根据一种实施方式，开关设备可以在两个方向上运行，即也可以将交变电压转换成直流电压。

每个中间回路电容器模块具有至少一个电容器。电容器作为到开关设备的中间回路电容器使用。在开关设备的开关过程期间，电容器中的电流发生改变。因此，电容器是变换回路(kommutierungskreis)的一部分。中间回路电容器也称作变换电容器。

在具有模块化的中间回路电路的功率变换器的一种运行状态中，可以在第一低欧姆高电感连接与第二低欧姆高电感连接之间施加直流电压，所述直流电压分别对开关设备馈电。典型地，开关设备具有ac输出端，其中，通过开关设备的相应控制，由直流电压在ac输出端上产生交变电压。

在具有模块化的中间回路电路的功率变换器的另一种运行状态中，可以在第一低欧姆高电感连接和第二低欧姆高电感的连接之间产生直流电压，其方式是，开关设备具有ac输入端，并且通过开关设备的相应控制由ac输入端上的交变电压产生直流电压。

在这些运行状态之一中，分配给相应的开关设备的中间回路电路作为电缓存器使用并且尤其中间回路电容器作为电中间存储器使用。因此，中间回路电容器模块的或者中间回路电容器的电容和电压等级必须匹配于功率转换器的运行状态中的可能的电压和电流。

根据一种实施方式，中间回路电容器模块的第一连接端和中间回路电容器模块的第二连接端之间的电压在一种运行状态中是至少1kv或至少3kv。所述中间回路电路因此设计用于在中间回路电容器模块的第一连接端和中间回路电容器模块的第二连接端之间的至少1kv或至少3kv的电压。

每个中间回路电容器模块具有至少一个中间回路电容器。附加地，中间回路电容器模块可以具有另外的、典型地与第一中间回路电容器并联连接的电容器。中间回路电容器模块的典型电容位于数百微法至多于1000微法的范围中并且可以根据中间回路中的电压来选择。例如，电容可以对于3.6kv位于400μf，对于2.8kv位于700μf，对于1.8kv位于1600μf或者在750v时位于9000μf。这些离散值仅仅是通过在电容器制造时的典型目标值来给定的并且不限于此。总电容通过中间回路电容器模块中的一个或多个并联连接的电容器来给定。

根据一种实施方式，所述中间回路电容器模块中的至少一个附加地具有第二中间回路电容器，所述第二中间回路电容器与所述第一中间回路电容器并联连接。特别地，多个或所有中间回路电容器模块可以附加地具有第二中间回路电容器。不同的中间回路电容器可以被使用并且在电路中被组合。

根据一种实施方式，所述中间回路电容器模块具有少于100nh或少于50nh的自感(esl)。

设置用于与分别一个开关设备并联连接的中间回路电容器模块的分别第一连接端的和第二连接端的电感此外通过电线路的长度或存在的导体回路的尺寸来确定。导体回路越大，电感越大。中间回路电容器模块因此在空间上尽可能靠近地连接到相应的开关设备上。

根据一种实施方式，对于每个中间回路电容器模块设置至少一个开关设备，所述至少一个开关设备可以与相应的中间回路电容器模块的连接端并联连接。特别地，并联连接的开关设备的组也可以与相应的中间回路电容器模块的连接端并联连接。这些开关设备的组可以例如作为全桥或半桥来连接。

根据一种实施方式，开关设备的组布置在功率相模块中。功率相模块可以在模块化构造的变换器中用于将直流电流变换成交变电流或者将交变电流变换成直流电流。在变换器中，多个功率相模块可以并行地、相互独立地或者相互关联地运行。功率相模块可以紧凑地构造并且可以在模块化的变换器中节省空间地并排布置。有利地，功率相模块是可更换的。

根据一种实施方式，每个功率相模块分配给恰恰一个中间回路电容器模块，反之亦然。也就是说，每个开关设备分配给恰恰一个中间回路电容器模块。

根据一种实施方式，开关设备具有以下电子组件中的至少一个：二极管、功率mosfet和igbt。特别地，开关设备的组可以具有多个二极管半桥、或二极管全桥、或igbt半桥、或igbt全桥。

根据一种实施方式，在从直流电压到交变电压的变换中，开关设备产生以下频率或规定以下频率：以该频率将直流电流转换成具有同样该频率的交变电流。开关设备可以为此具有控制装置、尤其栅极控制装置或者与控制装置连接。根据一种实施方式，功率相模块、尤其开关设备具有控制装置的一个或多个连接端，所述控制装置用于控制一个或多个开关设备。可以通过电信号例如通过铜线路或者通过光学信号例如通过光波导体来实现控制。

与所述高欧姆低电感连接相比，所述低欧姆高电感连接具有更高的电感。根据一种实施方式，电感基本上在高电压的情况下通过导体回路的大小确定并且通过导体的导电性和横截面来确定。导体回路的大小通过模块化的中间回路电路的机械实现(umsetzung)来预给定。

根据一种实施方式，与所述第一高欧姆低电感连接和所述第二高欧姆低电感连接相比，所述第一低欧姆高电感连接和所述第二低欧姆高电感连接具有2倍或至少5倍的电感。

根据一种实施方式，第一高欧姆低电感连接的电感和欧姆电阻与第二高欧姆低电感连接的电感和欧姆电阻基本上相同。同样地，第一低欧姆高电感连接的电感和欧姆电阻与第二低欧姆高电感连接的电感和欧姆电阻基本上相同。有利地，模块化的中间回路电路因此具有对称性。

通过模块化的中间回路电路的模块化构造，另外的相同的或几乎相同的中间回路电容器模块(并联地并且相互在链中连接)可连接。根据一种实施方式，模块化的中间回路电路具有三个中间回路电容器模块并且所述三个中间回路电容器模块并联地并且在链中连接。模块化的中间回路电路可以附加地扩展另外的中间回路电容器模块。

根据一种实施方式，模块化的中间回路电路构成链导体(kettenleiter)。在此，链导体由在链中连接的相同的四端网络(vierpol)组成，并且四端网络相应于中间回路电路的模块。四端网络的可能的等效电路图通过与所述四端网络串联连接的低欧姆高电感的r-l环节和与其并联连接的高欧姆低电感的r-l环节以及与所述四端网络并联连接的c环节构成。所述c环节通过中间回路电容器模块构成。所述低欧姆高电感的r-l环节通过第一和第二低欧姆高电感连接构成；所述高欧姆低电感的r-l环节通过第一和第二高欧姆低电感连接构成。

替代地，这些模块虽然可以在它们的结构方面相同，但各个组成部分可以具有不同的相应的阻抗。

四端网络的等效电路图也可以作为由与四端网络串联连接的第一r-l环节和与四端网络并联连接的c环节连同与第一r-l环节并联连接的附加的第二r-l环节组成的二阶无源低通滤波器来描述。直流电流和低频电流分量流经低欧姆高电感的r-l环节，高频电流分量流经高欧姆低电感的r-l环节。通过欧姆电阻有利地使高频电流分量衰减。

根据一种实施方式，可以忽略低欧姆高电感连接的电阻。四端网络的等效电路图相应于具有与l环节并联连接的附加的r-l环节的l-c振荡回路。通过与c环节(即与中间回路电容器模块)并联连接的开关设备的外加电流来激励振荡电流。通过所述振荡电流，在中间回路电容器中的电流的有效值提高。通过第一高欧姆低电感连接和第二高欧姆低电感连接的并联连接，具有提高的欧姆电阻的r-l环节与l-c振荡回路的l环节附加地并联连接。由此使振荡衰减。

当低欧姆高电感连接的欧姆电阻可忽略时，中间回路电路的模块是具有与l环节并联连接的r-l环节的l-c振荡回路。最佳地使具有与l环节并联的r环节的l-c振荡回路衰减。这在实际上是不可能的，因为每个r环节实际上由于机械间距以及与此相关的导体回路而在高电流的情况下也还具有不可忽略的电感l。具有与l环节并联的附加的欧姆电阻的l-c振荡回路的衰减在处具有平坦的最佳值。

直流电流和低频ac分量流过低欧姆高电感连接，而高频ac分量通过在中间回路电容器模块之间的具有较小电感但具有更高欧姆电阻的低电感高欧姆连接引导并且在此衰减。由此有利地降低在低欧姆高电感连接中的和在中间回路电容器中的未被利用的有效电流。

因为中间回路电路设计用于非常高的电流，所以无第二r-l环节的布置是由l-c振荡回路组成的非常弱衰减的c-l-c-l链导体。通过开关设备的外加的电流激励振荡电流，并且提高中间回路电容器中的电流的有效值。通过第二r-l环节的并联连接使高频振荡电流衰减。所述衰减取决于频率并且由l-c振荡回路的电感的和电容的值得出。

根据一种实施方式，低电感高欧姆连接的欧姆电阻朝衰减最佳值、即在处匹配，其具有低欧姆高电感连接的电感l和中间回路电容器模块的电容c，低电感高欧姆连接的欧姆电阻尤其位于0.1·ropt至10·ropt的范围中。

例如，在中间回路电容器模块的1000μf的电容和低欧姆高电感连接的25nh的电感的情况下，欧姆电阻的最佳值ropt对于最佳衰减位于5mω。所选择的欧姆电阻可以有利地位于0.5mω至50mω的范围中。对于这些电容，待衰减的频率大致位于5khz和25khz之间的范围中。

在功率相模块中、尤其在开关设备之一中短路的情况下，所属的中间回路电容器模块的电容器非常快速地放电。周围的中间回路电容器模块的其他电容器通过低欧姆高电感连接和低电感高欧姆连接馈电到短路上。中间回路电容器模块之间的低电感高欧姆连接通过其欧姆电阻引起通过短路导致的振荡的快速衰减。短路能量的大部分在低电感高欧姆连接中转化成热并且由此变得无害。其他的功率相模块、尤其其他的开关设备和中间回路电容器模块可以由此受保护以防损坏。有利地，模块化的中间回路电路因此是耐冲击电流的。

根据模块化的中间回路电路的一种实施方式，相邻的中间回路电容器模块的第一连接端分别通过一个第三低欧姆高电感连接连接，相邻的中间回路电容器模块的第二连接端分别通过一个第四低欧姆高电感连接连接。然后，电流在第一和第三低欧姆高电感连接中在相同方向上流动。类似地，电流在第二和第四低欧姆高电感连接中在相同的方向上流动。为了可以降低导体回路的电感，相反的两个电流方向必须相互靠近地导向。

根据一种实施方式，模块化的中间回路电路可以如此实施，使得分别相对于每个低欧姆高电感连接，所属的另一个低欧姆高电感连接以相反的电流方向导向。通过两个电流方向的在空间上相互靠近的导向，有效地使导体回路的尺寸最小化。由此，电感下降并且变换器变得更高效。

根据一种实施方式，第一和第二低欧姆高电感连接以及第三和第四低欧姆高电感连接在空间上靠近地并且逐段并行地导向。与此同义，第一和第四低欧姆高电感连接以及第二和第三低欧姆高电感连接在空间上靠近地并且逐段并行地导向。“在空间上靠近地并且逐段并行地”尤其表示：在导体之间没有布置另外的有电流流过的导体。

根据模块化的中间回路电路的一种实施方式，相邻的中间回路电容器模块的第一连接端通过第三高欧姆低电感连接连接，并且相邻的中间回路电容器模块的第二连接端通过第四高欧姆低电感连接连接。替代地，高欧姆低电感连接中的两个可以实施为一个共同的连接。在此，它们具有两个其他的高欧姆低电感连接的双倍的欧姆电阻。

为了能够降低导体的电感，相反的两个电流方向必须相互靠近地导向。优选地，高欧姆低电感连接逐段并行地并且以交替的电流方向布置；或者，共同实施的连接在空间上布置在两个其他的连接之间。尤其在导体之间没有布置另外的有电流流过的导体。

根据一种实施方式，中间回路电容器模块具有第三连接端和第四连接端。中间回路电容器模块也可以具有另外的连接端，例如作为测量装置接触部。多个连接端可以降低连接端电感。有利地，连接端如此构造，使得它们基本上具有相同的阻抗，从而能够实现来自所有连接端的到中间回路电容器模块中的对称电流。中间回路电容器模块中的电容器例如与连接端对并联连接。

根据一种实施方式，每个中间回路电容器模块附加地具有第三连接端和第四连接端，并且在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第三连接端分别通过一个第三低欧姆高电感连接连接，并且在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第四连接端分别通过一个第四低欧姆高电感连接连接。

根据一种实施方式，每个中间回路电容器模块附加地具有第三连接端和第四连接端，并且在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第三连接端分别通过一个第三高欧姆低电感连接连接，并且在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第四连接端分别通过一个第四高欧姆低电感连接连接。

根据一种实施方式，在链中分别直接彼此相继的中间回路电容器模块的第三连接端和第四连接端通过两个并联电路连接，在此即第三高欧姆低电感连接与第三低欧姆高电感连接并联连接；第四高欧姆低电感连接与第四低欧姆高电感连接并联连接。

根据一种实施方式，上面描述的链导体增倍并且如此在空间上构型，使得如此形成对称性，从而有电流流过的、相反的电流方向的导体紧邻地并排延伸。

此外，提出一种变换器电路，其具有根据以上描述的实施方式的模块化的中间回路电路。所述变换器电路具有至少两个或更多个开关设备，所述至少两个或更多个开关设备具有至少分别一个dc连接端对和至少分别一个第一ac连接端，其中，每个开关设备分配有恰恰一个中间回路电容器模块并且每个开关设备的dc连接端对与所分配的中间回路电容器模块并联连接。

变换器电路可以具有一个或多个组的开关设备。开关设备的组具有至少一个ac输出端，开关设备的每个组分配给恰恰一个中间回路电容器模块并且与其可并联连接。开关设备的dc连接端然后例如组合成一个共同的dc连接端。

根据一种实施方式，所述变换器电路如此设计，使得在变换器电路的一种运行状态中能够流动从开关设备的dc连接端对到ac连接端的至少500a或至少1000a的电流。

借助由变换器产生的交变电流，可以例如驱动用于驱动车辆的电动机。同样地，可以向车载电子设备供给电流。一个或多个ac输出端上的频率和电压可以匹配于车辆中的应用。

此外，提出一种能量转换器、尤其电动机或发电机，其与变换器电路连接，其中，开关设备的至少一个ac连接端与能量转换器连接。

能量转换器可以充当发电机，例如在借助再生制动的制动过程中。然后，由发电机由机械能产生电能并且将电能引导到变换器上。能量转换器将交变电流转换成直流电流。

此外，提出一种车辆、尤其有轨车辆，其具有能量转换器、尤其牵引电动机，其用于将电能转换成动能或将动能转换成电能。除了牵引电动机，也可以使用再生制动作为发电机。所述能量转换器在此如此连接到变换器电路中，使得所述能量转换器与所述开关设备中的一个开关设备的第一ac连接端中的至少一个第一ac连接端连接。

尤其列车、地铁、地下铁道、电车、高速列车或类似的视为有轨车辆。

可以通过以下方式实现模块化的中间回路电路：分别至少一个开关设备集成在一个功率相模块中。

根据另一方面，提出一种功率相模块，在功率相模块中可以实现所述实施方式。

附图说明

这些附图说明实施方式并且与描述一起用于阐述本发明的原理。附图的元素是相对于的并且不必按正确比例的。相同的附图标记表示相同的部分。

图1示出根据一种实施方式的功率相模块；

图2示出根据图1的实施方式的功率相模块，其中，移除了一个横桥；

图3示出根据图1的实施方式的功率相模块，其具有所连接的中间回路电容器模块；

图4示出根据一种实施方式的变换器；

图5示出根据一种实施方式的导电轨的详细视图；

图6示出变换器的布置的示意图；

图7示出根据一种实施方式的模块化的中间回路电路；

图8示出根据一种实施方式的简化了的模块化的中间回路电路；

图9示出一种用于变换器的模块化的中间回路电路，其具有8个模块；

图10示出根据一种实施方式的有轨车辆。

具体实施方式

在图1中示出功率相模块10的一种实施方式。功率相模块10大致具有平扁的长方体的形状，其具有大面积的两侧和小面积的四侧。小面积的侧可以是功率相模块10的端侧。在功率相模块10的一个端侧12上布置有第一dc连接端对14和第二dc连接端对20。此外，第一dc-电容器-连接端对15和第二dc-电容器-连接端对21布置在该端侧12上。

在功率相模块10的另一侧——在这种情况下即相对置的端侧11——上布置有第一ac连接端13。第二ac连接端22同样布置在所述相对置的端侧11上。

第一开关设备16与第一dc连接端对14以及与第一ac连接端13连接。开关设备16布置在冷却设备17上，从而冷却设备17可以将产生的热从开关设备16以及从功率相模块10导走。

功率相模块10还具有第二开关设备23，所述第二开关设备与第一dc连接端对14以及与第二ac连接端22连接。所述第二开关设备23布置在冷却设备17上在第一开关设备16旁。这两个开关设备16、23布置在与端侧垂直的平面中。

dc-电容器-连接端对15、21并排地并且在两个dc连接端对14、20之间布置。dc-电容器-连接端对15、21和dc连接端对14、20布置在一个平面中并且布置在一行中。

dc-电容器-连接端对15、21和dc连接端对14、20分别具有第一连接端14a、15a、20a、21a和第二连接端14b、15b、20b、21b。连接元件布置在连接端中或上。第一连接端14a、15a、20a、21a通过第一横桥18相互连接。第二连接端14b、15b、20b、21b通过第二横桥19相互连接。第二横桥19的细节在图1中被遮盖。在图2中说明所述细节，图2示出功率相模块10的一种实施方式，其中，未示出第二横桥19。

第一连接端14a、15a、20a、21a与第一横桥18一件式地成型。第一横桥18具有金属板。金属板的向上弯折(abgewinkelt)的区域形成第一连接端14a、15a、20a、21a用于连接到导电轨上。连接元件实施为用于例如螺纹连接的钻孔。第一连接端14a、15a、20a、21a也可以是多件式的，即由多个部件组成。在一种实施方式中，类似但不一定相同地，这适用于第二横桥19和第二连接端14b、15b、20b、21b。第一横桥18和第二横桥19可以不同地构造并且例如通过整体性(einstückigkeit)、通过不同的材料或涂层来区分。

第一横桥18将第一dc连接端对14的第一连接端14a与第一开关设备16连接。第二横桥19将第一dc连接端对14的第二连接端14b与第一开关设备16连接。由此，直流电流从第一dc连接端对14经过横桥18、19流到开关设备16中并且在那被转换。可以在第一ac连接端13上量取所产生的交变电流。相反，也可以将交变电流转换成直流电流。

第一和第二横桥18、19紧邻并排地并且逐区段并行地延伸。它们在空间上相互靠近并且相互电隔离并且设计用于超过500v的高电压、尤其用于在约600v和4500v之间的电压以及用于高于100a的高电流、尤其用于100a至1000a的电流。例如，电流在双开关模块中位于500a而在单开关模块中位于800a。通过在一种运行状态中的最大功率，所施加的电压可以限制电流。

所述实施方式中的横桥18、19具有大面积的金属板区域和至少两个从其向上弯折的区域。在一种运行状态中，数百安培的高电流流过横桥18、19。因此，横桥18、19的材料和密度必须相应于电流负荷进行匹配。

横桥18、19的大面积的金属板区域可以基本上平行于功率相模块的大面积的侧。因此，横桥18、19可以布置成横向于、即基本上垂直于所连接的导电轨的走向。

例如，冷却设备17可以布置在功率相模块的大面积的一侧上或者沿着所述功率相模块的大面积的一侧布置或者形成所述功率相模块的大面积的一侧。开关设备16可以布置在冷却设备17上。冷却设备17可以布置在开关设备16的一侧上并且横桥18、19可以布置在开关设备16的与其相对置的一侧上。

在所述实施方式中，开关设备16、23具有双开关模块并且因此不仅与第一横桥18连接而且与第二横桥19连接。双开关模块在电方面构造为双路整流器(zweiweg-gleichrichter)并且可以对于交变电流相转换两个横桥18、19的两个电位。

在一种运行状态中，每个开关设备16、23可以相互独立地通过控制装置24、尤其栅极控制装置作为双路整流器来运行并且在相应的ac连接端13、22上产生交变电流。这些开关设备尤其具有可控制的半导体元件。所述可控制的半导体元件可以是具有可控制的栅极电极的半导体元件。控制装置24然后控制栅极电极上的栅极电压并且由此控制流过半导体元件或开关设备16、23的电流。半导体元件尤其可以是igbt，控制装置包括igbt的栅极的栅极控制装置24。

根据一种实施方式，控制装置24可以布置在与功率相模块的连接端对相对置的端侧上，所述端侧也可以称作第二端侧或者后端侧。

根据一种实施方式，控制装置24可以在机械上由冷却设备17或开关设备16、23或两者支承。

图1中的功率相模块10具有两个dc-电容器-连接端对15、21。在此，连接端15a、15b、21a、21b如此布置在一行中，使得在一种运行状态中这两个第二连接端15b、21b置于一个电位上并且从外部由在另一个电位上的第一连接端15a、21a包围。产生连接端的镜像对称性，因此产生电位的镜像对称性。在所述实施方式中，这两个dc连接端对14、20的连接端同样获得镜像对称性。第一连接端14a、15a、20a、21a和第二连接端14b、15b、20b、21b也可以分别与相应对的所属的连接端交换。镜像对称性在此保持不变。对称性具有以下优点：连接端上的阻抗对于两个电流方向分别相同或几乎相同。由此能够实现均匀的电流流动。

为了连接到导电轨上或连接到中间回路电容器模块上，dc连接端14a、15a、20a、21a、14b、15b、20b、21b可以具有用于电连接的连接元件和/或用于机械固定的固定装置。在所述实施例中，设有用于导入对应的接触元件和/或固定装置的孔。

dc-电容器-连接端21、15的连接元件可以构造成不同于dc连接端对14、20的连接元件。例如，钻孔尺寸可以发生改变或者可以使用完全不同的连接元件。与在一个或多个dc连接端对14、20中相比，第一连接端14a、15a、20a、21a与第二连接端14b、15b、20b、21b的间距在一个或多个dc-电容器-连接端对15、21中也可以是不同大小的。dc-电容器-连接端对15、21连接到连接器和中间回路电容器模块上，dc连接端对14、20连接到导电轨上。

在图1中，功率相模块10具有栅极控制装置24。栅极控制装置24与开关设备16、23连接。栅极控制装置如此控制开关设备16、23，使得将在开关设备16、23上的存在的直流电压转换成交变电压或者反之。开关设备在此可以具有尤其igbt，所述igbt具有可控制的栅极。

栅极控制装置24预给定频率，以所述频率如此控制开关设备16、23，使得在相应的ac输出端13、22上产生具有对应的频率的交变电压。ac输出端的频率和/或电压变化过程可以是不同的。交变电压尤其可以彼此协调，从而可以以不同的ac输出端13、22对电动机的不同的相输入端馈电。

冷却设备17可以具有将冷却剂导入冷却设备17以及从冷却设备17导出的液压系统连接端。液压系统连接端有利地布置在端侧12上，从而在通过推功率相模块10来连接到导电轨对和中间回路电容器模块上的情况下冷却设备同样以其液压系统连接端连接到冷却剂导向系统上。

图2示出图1的不具有第二横桥19和第一连接端14b、15b、20b、21b的功率相模块10的、dc-电容器-连接端对15‘、21‘和dc连接端对14‘、20‘的实施方式。

在图1中，第二横桥19遮盖了：开关设备16与第一横桥18连接。同样地，开关设备16与其所属的ac连接端13连接。

图3示出功率相模块10，其具有所连接的中间回路电容器模块30。中间回路电容器模块30具有四个连接端并且因此不仅连接到第一dc-电容器-连接端对15上而且连接到第二dc-电容器-连接端对21上。

开关设备16、23以分别两个接触点与横桥18、19接触。每个开关设备构造为双开关模块并且具有两个半桥，其中，每个半桥以一个接触点与横桥接触。

中间回路电容器模块30具有至少一个电容器，所述至少一个电容器适合作为中间回路电容器。横桥18、19与中间回路电容器模块30的电容器一起在功率相模块10的或变换器的一种运行状态中是中间回路的一部分。在此，中间回路电容器是变换回路(kommutierungskreis)的一部分、即电流回路，在其中，在开关设备16、23的开关过程中，电流发生改变。中间回路电容器模块30的中间回路电容器因此也称作变换电容器。

开关设备16、23与中间回路电容器模块30之间的电连接是低电感的。这通过功率相模块10的紧凑结构来实现。中间回路电容器模块30在空间上靠近开关设备16、23地并且因此低电感地连接到开关设备16、23上。附加地，横桥18、19相互靠近地或者上下相叠地布置。由此，在开关设备16、23、中间回路电容器模块30和dc连接端对14、20之间在横桥18、19中的电流路径最佳地重叠，并且功率相模块10的电感降低。

图4示出根据一种实施方式的变换器，所述变换器具有两个功率相模块10、10*。为概览起见，仅仅示出两个功率相模块10、10*。还可以将另外的功率相模块相应于所示出的两个功率相模块的定向布置在其他功率相模块旁。功率相模块10、10*如此并排布置，使得它们的端侧指向同一方向。

dc连接端对分别连接到导电轨对31、32上，所述导电轨对在功率相模块10、10*的端侧后方延伸。导电轨对31、32具有第一导电轨31a、第二导电轨31b、第三导电轨32a和第四导电轨32a。导电轨对32的详细视图在图5中示出。

每个功率相模块10、10*分配有一个中间回路电容器模块30、30*，每个功率相模块10、10*在其dc-电容器-连接端对上与所分配的中间回路电容器模块30、30*连接。在图4的示图中，第二中间回路电容器模块30*是不可见的，因为它在功率相模块10*后方布置在其端侧上。通过连接元件以电的方式和机械的方式建立连接。连接元件连同对应的接触元件是孔或螺母和螺钉。

导电轨对31、32基本上相互平行地延伸并且如此相互间隔开，使得可以将中间回路电容器模块30放置在导电轨对31、32之间。导电轨对31、32的连接端与中间回路电容器模块30的连接端然后布置在一个平面中并且布置在一行中，从而可以将功率相模块以其端侧向前推向所述平面并且连接到所述平面上。

变换器具有连接器对33、34。第一连接器33a、第二连接器33b、第三连接器34a和第四连接器34b将中间回路电容器模块30相互电连接。根据中间回路电容器模块30的连接端的数量或者功率相模块10、10*的dc-电容器-连接端对的数量，连接器33a、33b、34a、34b的数量可以改变。有利地，连接器33a、33b、34a、34b的数量与dc-电容器-连接端对的连接端的数量相同，从而可以将所有连接端连接。连接器33a、33b、34a、34b将中间回路电容器模块30连接，从而这些中间回路电容器模块并联连接。

根据一种实施方式，在具有连接器33a、33b、34a、34b的变换器中，不仅中间回路电容器模块30、30*而且功率相模块10、10*中的开关设备16、16*并联连接。除通过连接器33a、33b、34a、34b的并联连接以外，开关设备16、16*和中间回路电容器模块30、30*通过导电轨31a、31b、32a、32b和横桥18、19、18*、19*并联连接。与连接器33a、33b、34a、34b的并联连接相比，第二并联连接具有更高的电感和低的欧姆电阻。因此，中间回路电容器模块30、30*一方面通过两个低电感高欧姆连接并且另一方面通过两个高电感低欧姆连接并联电连接。

根据一种实施方式，与导电轨31a、31b、32a、32b的材料相比，连接器33a、33b、34a、34b的材料具有更大的电阻率。例如，连接器33a、33b、34a、34b基本上由钢成型，导电轨31a、31b、32a、32b基本上由铜或铝成型。

连接器33a、33b、34a、34b例如由金属板成型。金属板可以是逐区段地组合的，从而在中间回路电容器模块30、30*加装(ausbau)时仅须在连接器33a、33b、34a、34b至中间回路电容器模块30、30*的连接位置上进行加装。

图5示出具有第一导电轨32a和第二导电轨32b的导电轨对32的详细视图。这些导电轨通过隔离部分35相互机械连接并且相互电隔离。所述隔离部分可以由固体材料制成，例如由塑料制成。

导电轨可以具有用于固定在dc连接端对的连接元件上的对应的接触元件36。在所述实施例中，对应的接触元件是用于将例如螺母或夹件固定在dc连接端对14、20上的具有或不具有螺纹的销钉。

图6示出模块化的变换器的加装的简化示意图。为概览起见，仅仅绘出两个功率相模块10、10*。每个功率相模块10、10*具有一个开关设备16、16*和一个冷却设备17、17*。ac连接端或控制设备在所述示图中未示出。

根据一种实施方式，功率相模块具有用于控制开关设备16、23的至少一个控制装置24。控制装置有利地布置在其他端侧11上。特别地，控制装置可以是栅极控制装置24，开关设备16、23的控制通过半导体部件中的栅极来实施。

功率相模块10、10*连接到导电轨对31、32上。在导电轨对31、32之间布置有中间回路电容器模块(30)、30*。每个功率相模块10、10*分配有一个中间回路电容器模块(30)、30*，但在所述示图中，这两个中间回路电容器模块(30)、30*中的仅仅一个是可见的。另外的中间回路电容器模块30**如此布置，使得另外的功率相模块可以以两个其他的功率相模块10、10*的相同定向放置在另外的中间回路电容器模块上。

中间回路电容器模块通过连接器33a、33b、34a、34b并联连接。附加地，中间回路电容器模块通过横桥18、19、18*、19*和导电轨对31、32并联连接。

图7示出模块化的中间回路电路的一种实施方式。简略画出三个中间回路电容器模块30。开关设备16分别与一个中间回路电容器模块30并联连接。为概览起见，开关设备16中的仅仅一个和中间回路电容器模块30中的仅仅一个设有附图标记。所示出的三个开关设备16和所述三个中间回路电容器模块30在该实施方式中相同。中间回路电容器模块30分别具有一个第一连接端和一个第二连接端，其中，在链中分别直接彼此相继的两个中间回路电容器模块30的第一连接端通过第一低欧姆高电感连接vl1以及第一高欧姆低电感连接vr1连接，在链中分别直接彼此相继的两个中间回路电容器模块30的第二连接端通过第二低欧姆高电感连接vl2以及第二高欧姆低电感连接vr2连接，第一高欧姆低电感连接vr1与第二高欧姆低电感连接vr2并联连接，第一低欧姆高电感连接vl1与第二低欧姆高电感连接vl2并联连接。

通过第一低欧姆高电感连接vl1和第二低欧姆高电感连接vl2，在链中分别直接彼此相继的两个中间回路电容器模块30低欧姆地和高电感地并联连接。附加地，通过第一高欧姆低电感连接vr1和第二高欧姆低电感连接vr2，在链中分别直接彼此相继的两个中间回路电容器模块30高欧姆地和低电感地并联连接。

第一低欧姆高电感连接vl1的阻抗和第二低欧姆高电感连接vl2的阻抗是相同的，第一高欧姆低电感连接vr1的阻抗和第二高欧姆低电感连接vr2的阻抗是相同的。模块化的中间回路电路因此具有对称性，该对称性能够实现在两个电流方向上的对称电流流动。

在图7的实施方式中，中间回路电容器模块30分别具有一个中间回路电容器。图7中的所示出的电容器因此分别形成一个中间回路电容器模块30。每个中间回路电容器具有第一连接端和第二连接端，中间回路电容器的第一连接端和第二连接端同时构成中间回路电容器模块的第一连接端和第二连接端。替代地，多个中间回路电容器也可以形成所述中间回路电容器模块30。

例如，通过并联的导电轨30a、30b和横桥18可以实现低欧姆高电感连接vl1、vl2。在一种运行状态中，直流电压udc施加在上方的导电轨30a和下方的导电轨30b之间。所述直流电压udc对开关设备16进行馈电，所述开关设备通过控制设备生成交变电压。中间回路电容器模块30中的所属的中间回路电容器用作电的中间存储器和缓存器。在中间回路电容器模块30的第一连接端和第二连接端之间存在电压中间回路电容器模块30的电路是关于在中间回路电容器模块30的第一连接端和第二连接端之间存在的直流电压并联的并且在链中的。

低欧姆高电感连接vl1、vl2通过点状线示出并且分别包含三个电感和一个欧姆电阻。高欧姆低电感连接vr1、vr2通过虚线示出并且分别包含一个电感和一个欧姆电阻。高欧姆低电感连接vr1、vr2中的欧姆电阻在此分别比低欧姆高电感连接vl1、vl2中的欧姆电阻更大。

图7中的所绘出的电感和欧姆电阻主要通过导体回路的尺寸、导体的导电性和导体的横截面来确定。因为变换器构造为具有高电流的功率变换器，所以导体必须相应地匹配。例如，形成低欧姆高电感连接vl1、vl2的导体具有高导电性的材料、尤其铜或铝，形成高欧姆低电感连接vr1、vr2的导体具有更低导电性的材料、尤其钢。

图8示出图7的电路的简化示图。低欧姆高电感连接vl1、vl2的欧姆电阻和高欧姆低电感连接vr1、vr2的电感不再绘出。实际上，无欧姆电阻或无电感的导体本身是不能实现的。因此，电路对于本领域技术人员而言可以如此理解：导体的特征基本上在于其电感特性或其欧姆特性。

因为中间回路电路设计用于非常高的电流，所以无高欧姆低电感连接vr1、vr2的布置是非常弱地衰减的l-c链导体。在图8的示图中，模块化的中间回路电路构成具有与l环节并联的附加的r环节的l-c链导体。在此，忽略了高欧姆低电感连接vr1、vr2的电感以及低欧姆高电感连接vl1、vl2的欧姆电阻。l环节通过第一低欧姆高电感连接vl1的和第二低欧姆高电感连接vl2的电感l构成，c环节通过中间回路电容器模块30的电容c构成，其中，l环节和c环节构成l-c震荡回路，r环节附加地与l环节并联连接。r环节通过第一高欧姆低电感连接vr1和第二高欧姆低电感连接vr2构成。因此，高欧姆低电感连接vr1、vr2的欧姆电阻如此连接，使得其使l-c振荡回路的振荡衰减。

除直流电压udc和直流电压以外，通过开关设备和l-c振荡回路在中产生寄生的交变电压分量。所述交变电压分量降低变换器的效率并且应被衰减。对于l-c振荡回路的最佳衰减，第一高欧姆低电感连接vr1的和第二高欧姆低电感连接vr2的欧姆电阻位于0.1·ropt至10·ropt的范围中，并且其具有低欧姆高电感连接vl1、vl2的电感l和中间回路电容器模块30的电容c。

图7和8的模块化的中间回路电路可以扩展另外的中间回路电容器模块，所述另外的中间回路电容器模块具有与其他的中间回路电容器模块30并联并且在链中的相应电路。特别地，模块化的中间回路电路可以具有例如1至6个或1至8个中间回路电容器模块30。链内的所有中间回路电容器模块30与它们的相邻的中间回路电容器模块30相同地相互连接。在链边缘处的两个中间回路电容器模块30除外，因为它们具有仅仅一个紧邻的邻居。

在图8中绘出电路的相应于功率相模块10的一部分。在此，开关设备16和低欧姆高电感连接vl1、vl2的一部分、即横桥18是功率相模块10的一部分。高欧姆低电感连接vr1、vr2不是功率相模块的一部分。功率相模块10也添加导电轨30a、30b并且因此构成具有所述导电轨和布置在功率相模块10中的横桥18的低欧姆高电感连接vl1、vl2。在该实施方式中，由此才借助功率相模块10产生模块化的中间回路电路。

图9示出模块化的中间回路电路的一种实施方式。示出八个模块。为概览起见，没有绘出开关设备。开关设备可分别与中间回路电容器模块30并联连接。所有中间回路电容器模块30并联并且在链中连接。它们具有四个连接端。此外，为更好的概览，附图标记仅仅绘出一次。中间回路电路的每个模块具有相同的组成部分。

与图8类似地，在图9中没有绘出低欧姆高电感连接vl1、vl2、vl3、vl4的欧姆电阻以及高欧姆低电感连接vr1、vr2、vr3、vr4的电感。

在图9的实施方式中，每个中间回路电容器模块30分别具有两个中间回路电容器。这些中间回路电容器连接在中间回路电容器模块30的第一连接端和第二连接端之间以及第三连接端和第四连接端之间。第二和第三连接端位于相同的电位上，第一和第四连接端位于相同的电位上。在一种运行状态中，在第一和第二连接端之间或者在第三连接端和第四连接端之间存在直流电压相对于所述直流电压，两个中间回路电容器并联连接。

中间回路电容器模块的四个连接端分别通过低欧姆高电感连接vl1、vl2、vl3、vl4中的一个以及高欧姆低电感连接vr1、vr2、vr3、vr4中的一个连接。在此，第一高欧姆低电感连接vr1与第二高欧姆低电感连接vr2并联连接，第一低欧姆高电感连接vl1与第二低欧姆高电感连接vl2并联连接，第三高欧姆低电感连接vr3与第四高欧姆低电感连接vr4并联连接，第三低欧姆高电感连接vl3与第四低欧姆高电感连接vl4并联连接。

特别地，四个低欧姆高电感连接vl1、vl2、vl3、vl4相互分离并且基本上、即根据支配它们电特性的组件相互不相交(disjunkt)。然而，同样类似地，独立于此地，高欧姆低电感连接vr1、vr2、vr3、vr4相互分离并且基本上、即根据支配它们电特性的组件相互不相交。

直流电压udc分别存在于第一导电轨对31的导电轨31a、31b之一与第二导电轨对32的导电轨32a、32b之一之间。在一种运行状态中，直流电压udc对未示出的开关设备馈电，在所述运行状态中，模块化的中间回路电路在变换器电路中用于产生交变电压。在开关设备的一个ac输出端上可以截取交变电压。在另一种运行状态中，变换器电路也可以相反地由交变电压产生直流电压。

图9中的模块化的中间回路电路如此构造，使得在空间上在每个有电流流过的导体旁布置有另一个有电流流过的导体，其电流方向与第一导体相反。由此使导体回路的尺寸最小化并且降低了电感。因此，变换器电路也可以在变换器中几何相同地实现。电路的会相应于变换器的功率相模块10的部分在图9中同样简略画出，其中，开关设备未绘出。

图10示出根据一种实施方式的有轨车辆100。在此，变换器电路可以与用于将电能转换成动能或者反之的能量转换器、尤其牵引电动机如此连接，使得能量转换器与开关设备中的一个开关设备的第一ac连接端中的至少一个第一ac连接端连接。除了牵引电动机，例如车载电子设备或再生制动可以与变换器电路通过与其连接的开关设备的ac连接端连接。

先前描述的实施方式可以任意地相互组合，例如图7和8的中间回路电容器模块30同样可以具有多个中间回路电容器。

尽管在此示出和描述了一些特定实施方式，但以下位于本发明的范围内：合适地修改所示出的实施方式，而不偏离本发明的保护范围。下面的权利要求是用于一般性地限定本发明的非约束性的第一尝试。