具有多相的变流器的变流器布置的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有多相的变流器的变流器布置，多相的变流器对于每个变流器相来说都包括多个相互电连接的变流器模块。
【背景技术】
[0002]模块化构造的变流器常常布置在变流器箱中。在变流器模块损坏时、例如在变流器模块中短路的情况下，通常也污染或者损坏其它的变流器模块或者甚至变流器箱的整个内腔，从而必须耗费时间和成本地清洁变流器箱和/或必须更换变流器模块或者其汇流排。
【发明内容】
[0003]本发明基于以下目的，给出特别是在空间需求和保养耗费和修复耗费方面进行改善的变流器布置。
[0004]根据本发明，该目的通过权利要求1所述的特征实现。
[0005]本发明的有利的设计方案是从属权利要求的内容。
[0006]根据本发明的变流器布置包括:多相的变流器，其对于每个变流器相来说都包括多个相互电连接的变流器模块；和变流器箱，其中布置有变流器。每个变流器模块都具有冷却体和至少一个布置在冷却体处的半导体元件。变流器模块如下地布置在变流器箱中，以使得每个变流器相的变流器模块形成具有水平连续布置的变流器模块的模块行，并且不同的变流器相的模块行垂直重叠地布置。
[0007]以重叠布置的模块行布置变流器模块实现了变流器模块的节省空间的布置。以这种方式能够在具有预定的大小的变流器箱中布置更多的变流器模块，或者对于预定数量的变流器模块来说需要比常规布置更小的且因此更轻的变流器箱。这种空间和重量节省例如在于船舶上或者在类似的空间或重量受限的环境中应用变流器布置时起到特别有利的效果。此外，各个模块行与相应的变流器相的对应实现了用于电连接变流器模块的变流器的简化了的汇流，对此在下面还将详细深入。
[0008]本发明的一个设计方案提出，至少一个变流器模块封装在变流器单元中。在此优选地，至少一个变流器单元具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的单元壳体。
[0009]在各个变流器单元中封装变流器模块有利地实现了，将各个变流器模块的特别是由于短路而损坏的影响限制在局部，从而使这样的损坏不影响相邻的变流器模块。由此有利地减少了变流器布置的保养和修复耗费。在此，具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的单元壳体的变流器单元的设计是特别有利的，因为这样的单元壳体特别良好地使变流器模块彼此屏蔽。
[0010]本发明的另一个设计方案提出，模块行与垂直延伸的中间电路汇流排电连接和/或每个模块行的变流器模块与水平延伸的相汇流排电连接。
[0011]本发明的该设计方案有利地充分利用了模块行的变流器模块分别从属于一个变流器相。由此，用于电连接变流器相的垂直延伸的中间电路汇流排和用于每个变流器相的水平延伸的相汇流排是足够的。
[0012]本发明的另一个设计方案提出，变流器模块的半导体元件分别构造为具有绝缘栅极的双极型晶体管或者二极管。
[0013]具有绝缘棚■极的双极型晶体管(IGBT= Insulated-Gate Bipolar Transistor)由于其良好的通过性、其高的闭锁电压、鲁棒性和无功的驱控而特别有利地适合作为变流器模块的半导体元件。然而，不需要将变流器模块的所有半导体元件都构造为IGBT。一些变流器模块也能够具有成本明显更低的二极管来代替IGBT。相应的电路在下面描述的实施例中进行阐述。
[0014]本发明的特别的设计方案设置了至少一个第一变流器模块，其具有正好两个相互电并联或串联的第一半导体元件和正好一个驱控组件，该第一半导体元件分别构造为IGBT，经由驱控组件能驱控这两个第一半导体元件。
[0015]该设计方案是有利的，因为这两个IGBT能够通过整个驱控组件来驱控，从而对于这种变流器模块来说也仅需要一个驱控组件。与此相反，常规的变流器模块对于每个IGBT而言具有单独的驱控组件。
[0016]本发明的另一个设计方案提出，每个模块行具有正好三个、四个或五个变流器模块。
[0017]三个变流器模块通常在大约2.3kV和大约3.3kV之间的电压范围中就足够了，通常在大约3.3kV和大约7.2kV之间的电压范围中需要四个和五个变流器模块。
[0018]本发明的另一个设计方案设置了与模块行电连接并且布置在变流器箱中的整流器，或者与变流器电连接并且布置在变流器箱中的供给反馈逆变器，其也被称为主动前端(AFE，Active Front End)。
[0019]通过整流器或者供给反馈逆变器能够有利地将与变流器连接的供电网的网络频率匹配于变流器模块的构造。此外，供给反馈逆变器有利地实现将由以整流器运行的负载、例如发动机提供的能量反馈到供电网中。
[0020]本发明的另一个设计方案设置了与模块行连接并且布置在变流器箱中的、也被称为制动斩波器的制动调节器。
[0021 ] 通过制动调节器能够有利地消除多余的能量，特别是不能馈送到供电网中的能量。
[0022]本发明的另一个设计方案设置了接线柜，其具有与模块行电连接的接口，以用于与模块行电接触。
[0023]这种接线柜具有以下优点，不需要打开用于电接触模块行、例如连接电缆的变流器箱。这一方面使变流器的电接触变得容易，并且另一方面变流器箱有利地防止了由于在变流器电接触时打开变流器箱而污染变流器箱。
【附图说明】
[0024]结合下述联系附图详细阐述的对实施例的示意性说明，本发明的上述属性、特征和优点以及实现这些的方式和方法会更清楚易懂。在此示出:
[0025]图1示出三相变流器的电路图，
[0026]图2示意性示出变流器布置的第一实施例，
[0027]图3示意性示出变流器布置的第二实施例，
[0028]图4示出第一变流器模块，
[0029]图5示出两个并排布置的第一变流器模块，
[0030]图6示出中间电路汇流排和布置在其上的相汇流排的第一视图，并且
[0031]图7示出中间电路汇流排和布置在其上的相汇流排的第二视图。
[0032]相互对应的部分在所有附图中设有相同的标号。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了三相变流器1的电路图。变流器1以NPC拓扑结构(NPC = NeutralPoint Clamped，中点钳位)实施为所谓的三点逆变器，并且对于每个变流器相来说具有四个第一变流器模块3、一个第二变流器模块5和一个外部导体Ll，L2，L3。每个第一变流器模块3都具有两个第一半导体元件7，其相互电串联并且分别构造为具有绝缘栅极的双极型晶体管(IGBT = Insulated-Gate Bipolar Transistor)。每个第二变流器模块5具有四个半导体元件9，其相互电串联并且分别构造为二极管。
[0034]每个变流器相的四个第一变流器模块3相互电串联。相应的变流器相的第二变流器模块5与该串联电路的两个内部的第一变流器模块3并联。此外，第一变流器模块3的串联电路在其两个内部的第一变流器模块3之间与相应的变流器相的外部导体Ll，L2, L3电连接。
[0035]每个变流器相的两个外部的第一变流器模块3中的一个分别与第一中间电路导体11电连接。每个变流器相的两个外部的第一变流器模块3中的另一个与第二中间电路导体13电连接。每个变流器相的第二变流器模块5与第三中间电路导体15连接。第一中间电路导体11处于第一、例如正的电位，第二中间电路导体13处于第二、例如负的电位，第三中间电路导体15处于第三电位、例如零电位。
[0036]此外，图1示出了制动调节器17。制动调节器17具有两个分别与变流器相的第一变流器模块3 —样地构造的第一变流器模块3，并且其中的一个与第一中间电路导体11连接，并且另一个与第二中间电路导体13连接。制动调节器17的这两个第一变流器模块3与在二者之间连接的制动调节器电阻19串联。此外，制动调节器17包括与变流器相的第二变流器模块5 —样地构造的第二变流器模块5，其与制动调节器电阻19并联并且与第三中间电路导体15电连接。
[0037]图2示意性示出了根据本发明的变流器布置100的第一实施例的透视图，其中能看到变流器布置100的前侧面。该实施例的变流器布置100包括三相变流器1、制动调节器
17、整流器21和变流器箱23，在变流器箱中布置有变流器1、制动调节器17和整流器21。
[0038]变流器1和制动调节器17如上面根据图1描述的那样构造和连接。在此，每个变流器模块3，5都具有在图2中未详细示出的冷却体25，在冷却体处布置有相应的变流器模块3，5的半导体元件7，9，以用于冷却变流器模块，对此参见图4。此外，每个变流器模块3，5都布置在独有的变流器单元33中，其具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的单元壳体35，对此参