專利名稱：集合式電容器和一種多電平逆變器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電容器，具體涉及一種集合式電容器、包含該集合式電容器的逆變器。
背景技術：
電容具有儲能和濾波等作用，在電工技術領域中有著廣泛的應用，應用中經(jīng)常需要將多個電容串聯(lián)或者并聯(lián)或者以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，然后其中一些電容的端點再和別的元器件連接。在制作電路板時，通常分別將每個電容與接線端子相連，如圖1所示，這種方法接線端子的數(shù)量多，占用面積大；或者將電容連接后，再將其公共端和非公共端與接線端子相連，如圖2所示，這種方法接線復雜，安裝難度大。例如，在太陽能發(fā)電領域，多電平逆變器在體積、成本和諧波特性上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的兩電平逆變器。如圖11所示，是三電平逆變器的電路圖。將兩個電容串聯(lián)做Delink電容時，需要將串聯(lián)電容的兩個端點分別接直流母線的正母線端子和負母線端子以及開關管的正母線端子和負母線端子，兩個電容的公共端接開關管的母線中點電位端子。接線時必須使用定制的壓合母排來連接Delink電容，由于普通的圓柱狀電容尺寸大，所以占用面積大；而且電容外露端子過多，環(huán)境防護能力差，安裝維護工作量大。將兩個電容串聯(lián)做吸收電容時，需要將串聯(lián)電容兩端的端點接開關管的正母線端子和負母線端子，兩個電容的公共端接開關管的母線中點電位端子。接線時，普通的吸收電容無法正常安裝，需使用定制管腳的電容，或者把吸收電容的一只腳墊起來使用，還必須把電容面對面的安裝，占用面積大。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種占用面積小、接線簡單、易于安裝的集合式電容器、 包含該集合式電容器的逆變器和集合式電容器在逆變器中的應用。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種集合式電容器，所述集合式電容器包括一個容器，所述容器內裝設有多個電容，所述多個電容以串聯(lián)或者并聯(lián)或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，以上述方式組成的集合式電容的兩端及部分電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳。由上述技術方案可知，各個電容之間的連接在容器內部完成，接線時只需將電容器的第一引腳和接線端子連接即可，接線簡單、易于安裝，兩個電容連接有公共端的，通過公共端的第一引腳就可實現(xiàn)兩個電容與接線端子的連接，可以減少接線端子的數(shù)量，進一步減少占用面積。本實用新型還提供了一種逆變器A，所述逆變器A包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，該逆變器A還包括本實用新型所述的集合式電容器，所述集合式電容器包括一個容器，所述容器內裝設有多個電容，所述多個電容以下列兩種方式中的一種連接設置[0009]所述多個電容以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳。所述的多個電容以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容以串聯(lián)的方式連接，該串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳， 該串聯(lián)電容與另一部分電容組成的電容并聯(lián)。上述串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。所述集合式電容器的第一引腳接到功率開關模塊的功率管腳上，作為功率開關模塊的吸收電容，如果所述逆變器A輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳，該至少N個第一引腳的部分或全部接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) I, N' = {0,1,…，[Ν/2]}，[Ν/2]表示對 Ν/2 取整數(shù)。采用上述集合式電容器用作逆變器的吸收電容，易于安裝，占用面積小。本實用新型還提供了一種逆變器B，所述逆變器B包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，所述逆變器B還包括本實用新型所述的集合式電容器，所述集合式電容器包括一個容器，所述容器內裝設有多個電容，所述多個電容以下列兩種方式中的一種連接設置所述多個電容以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳。所述串聯(lián)電容的兩端還各自向外引出至少一個
第二引腳。所述的多個電容以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容以串聯(lián)的方式連接，該串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳， 該串聯(lián)電容與另一部分電容組成的電容并聯(lián)，所述串聯(lián)電容的兩端還各自向外引出至少一個第二引腳。上述串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。所述集合式電容器的第二引腳分別與直流電壓的正、負極相連，所述集合式電容器的第一引腳接到功率開關模塊的功率管腳上，如果所述逆變器輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳，該至少N個第一引腳的部分或全部分別接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) I, N' = {0,1,…，[Ν/2]}，[Ν/2]表示對 Ν/2 取整數(shù)。采用上述集合式電容器用作逆變器的Delink電容，接線方便，占用面積小，且電容端子都位于容器內，環(huán)境防護能力好，易于安裝維護。

圖1是現(xiàn)有技術中電容的接線示意圖；圖2是現(xiàn)有技術中電容的接線示意圖；圖3是本實用新型一個實施例的接線示意圖；圖4是本實用新型一個實施例的接線示意圖；圖5是本實用新型一個實施例的接線示意圖；圖6是本實用新型一個實施例的接線示意圖；[0028]圖7是本實用新型一個實施例的接線示意圖；圖8是本實用新型一個實施例的接線示意圖；圖9是本實用新型逆變器的一個實施例的電路圖；圖10是本實用新型逆變器的一個實施例的電路圖；圖11是本實用新型逆變器的一個實施例的電路圖；圖12是本實用新型一個實施例的應用電路圖。
具體實施方式
如圖3、4、5、6、7所示，本實用新型包括一個容器1，所述容器1內裝設有多個電容 2，所述多個電容2以串聯(lián)或者并聯(lián)或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，以上述方式組成的集合式電容的兩端及部分電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3。所述電容2可以以串聯(lián)的方式連接，如圖3、4、6所示，所述電容2還可以以并聯(lián)的方式連接，所述電容2也可以以并聯(lián)和串聯(lián)混合的方式連接，如圖5、7所示，這主要取決于電容所在系統(tǒng)的需要。所述集合式電容的兩端及部分電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3，哪些端點需要向外引出第一引腳3，也主要取決于系統(tǒng)的連接需要。例如圖3所示，串聯(lián)電容的兩端和其公共端都要與其他元器件相連，則從串聯(lián)電容的兩端和其公共端均引出第一引腳3。還比如圖5，只從串聯(lián)電容的兩個端點和串聯(lián)電容中相鄰兩個電容間的節(jié)點向外引出第一引腳3。而各個電容2之間的連接在容器內部完成，接線時只需將電容器的第一引腳3和接線端子連接即可，接線簡單、易于安裝。兩個電容連接有公共端的，通過公共端的第一引腳就可實現(xiàn)兩個電容與接線端子的連接，可以減少接線端子的數(shù)量，進一步減少占用面積。進一步的，如圖3、4所示，所述多個電容2以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3。每個端點引出第一引腳3的個數(shù)主要取決于每個端點需要與哪些模塊相連。每個端點引出3個第一引腳3 的接線方式見圖8。如圖5所示，所述的多個電容2也可以以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容2以串聯(lián)的方式連接，該串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3，該串聯(lián)電容與另一部分電容2組成的電容并聯(lián)。另一部分電容的個數(shù)可以為1個或多個。串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容2的公共端中，每個端點引出第一引腳3的個數(shù)主要取決于每個端點需要與哪些模塊相連。每個端點引出3個第一引腳3的接線方式見圖8。進一步的，如圖6、7所示，當所述集合式電容器有其他輸入的場合，所述串聯(lián)電容的兩端還各自向外引出至少一個第二引腳4。所述串聯(lián)電容的兩端還一般各自向外引出1 個第二引腳4，當所述集合式電容器所接入的電流比較大時，也可向外引出2個或多個第二引腳4。具體接線方式見圖8所示。進一步的，上述包括串聯(lián)電容的所有方案或者方案的組合方案中，所述的串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。上述所說的電容2并不局限于單個的電容，還可以指由多個電容串聯(lián)或者并聯(lián)組成的組合電容。
5[0041]作為本實用新型的優(yōu)選方案之一，所述集合式電容器包括一個容器1，所述容器1 內裝設有多個電容2，所述多個電容2以下列兩種方式中的一種連接設置所述多個電容2以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3。所述的多個電容2以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容2以串聯(lián)的方式連接，該串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳，該串聯(lián)電容與另一部分電容2組成的電容并聯(lián)。另一部分電容的個數(shù)可以為1個或多個。上述串聯(lián)電容中每個電容2的參數(shù)相同。上述方案可以應用在逆變器的場合，一個逆變器A，包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，該逆變器A還包括上述的集合式電容器，所述集合式電容器的第一引腳3接到功率開關模塊的功率管腳上，作為功率開關模塊的吸收電容，如果所述逆變器A輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳3，該至少N個第一引腳3的部分或全部接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) | , N' = {0,1,…，[N/2]}，[N/2]表示對 N/2 取整數(shù)。所述集合式電容器有N個第一引腳3適用于逆變器輸出單相電的場合，有2N個第一引腳3適用于逆變器輸出單相電且集合式電容器還需要與平衡電路或充放電電路相連的場合，有3N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電的場合，有4N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與平衡電路或充放電電路相連的場合，有6N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與背靠背整流模塊相連的場合， 有7N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與背靠背整流模塊和平衡電路或充放電電路相連的場合，等等?？傊?，集合式電容器的串聯(lián)電容的每個端點引出第一引腳3的個數(shù)主要取決于每個端點需要與哪些模塊相連接。集合式電容器中電容2可以以串聯(lián)的方式連接也可以以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，串、并混合連接方式中并聯(lián)的電容起儲能和濾波的作用，可以更好的吸收功率開關模塊上的母線尖峰電壓。逆變器可以為三電平逆變器，此時N = 3，N' = 1，則如圖7所示，集合式電容器的 3個第一引腳3分別接到功率開關模塊的+V、-V和中點電位功率管腳上。當為五電平逆變器時，此時N = 5，N' = 2，則如圖8所示，集合式電容器的5個第一引腳3分別接到功率開關模塊的+V、+1/2V、-1/2V、-V，和母線中點電位功率管腳上。 其他逆變器的場合可以按上述方法推導。本實用新型的上述優(yōu)選方案除了應用于多電平逆變器中之外，還可以應用于兩電平基本單元串聯(lián)的場合，電路連接如圖12所示。還可以應用于傳統(tǒng)兩電平的場合，此時功率開關模塊包括兩個串聯(lián)的開關管，串聯(lián)開關管的兩端接母線電壓的正、負極，其中點作為輸出引出，則串聯(lián)電容的兩端與串聯(lián)開關管的兩端相連，串聯(lián)電容的中點與串聯(lián)開關管的中點相連?？傊?，只要是存在多電容串聯(lián)且需要與串聯(lián)電容的中間點相連的場合，都可以應用本實用新型的上述優(yōu)選方案。該集合式電容器接線簡單、易于安裝、占用面積小，可以減小逆變器的功率開關模塊管腳處的尖峰電壓，減小引線電感，使電容吸收紋波電流的能力更強。作為本實用新型的優(yōu)選方案之二，所述集合式電容器包括一個容器1，所述容器1 內裝設有多個電容2，所述多個電容2以下列兩種方式中的一種連接設置所述多個電容2以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容2的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3。所述串聯(lián)電容的兩端還各自向外引出至少一個第二引腳4。所述的多個電容2以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容2以串聯(lián)的方式連接，該串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳3，該串聯(lián)電容與另一部分電容組成的電容并聯(lián)，所述串聯(lián)電容的兩端還各自向外引出至少一個第二引腳4。上述串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。上述方案可以應用在逆變器的場合，一個逆變器B，包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，所述逆變器B還包括上述優(yōu)選方案二所述的集合式電容器，所述集合式電容器的第二引腳4與直流電壓的正、負極相連，所述集合式電容器的第一引腳3 接到功率開關模塊的功率管腳上，如果所述逆變器B輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳3，該至少N個第一引腳的全部或部分接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) | , N' = {0,1,…，[N/2]}，[N/2]表示對 N/2 取整數(shù)。所述集合式電容器有N個第一引腳3適用于逆變器輸出單相電的場合，有2N個第一引腳3適用于逆變器輸出單相電且集合式電容器還需要與平衡電路或充放電電路相連的場合，有3N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電的場合，有4N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與平衡電路或充放電電路相連的場合，有6N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與背靠背整流模塊相連的場合， 有7N個第一引腳3適用于逆變器輸出三相電且集合式電容器還需要與背靠背整流模塊和平衡電路或充放電電路相連的場合等等?？傊鲜诫娙萜鞯拇?lián)電容的每個端點引出第一引腳3的個數(shù)主要取決于每個端點需要與哪些模塊相連接。所述集合式電容器一般有兩個第二引腳4，接在直流電壓的正、負極，當直流電流較大時，所述集合式電容器可以設置4個第二引腳4分別接在直流電壓的正、負極，如圖8 所示。集合式電容器中電容2可以以串聯(lián)的方式連接也可以以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，串、并混合連接方式中并聯(lián)的電容起儲能和濾波的作用，可以更好的改善總母線的濾波效果。逆變器可以為三電平逆變器，此時N = 3，N' = 1，則如圖7所示，集合式電容器的 3個第一引腳3分別接到功率開關模塊的+V、-V和中點電位功率管腳上。當為五電平逆變器時，此時N = 5，N' = 2，則如圖8所示，集合式電容器的5個第一引腳3分別接到功率開關模塊的+V、+1/2V、-1/2V、-V，和母線中點電位功率管腳上。其他逆變器的場合可以按上述方法推導。本實用新型的上述優(yōu)選方案除了應用于多電平逆變器中之外，還可以應用于兩電平基本單元串聯(lián)的場合，電路連接如圖12所示。還可以應用于傳統(tǒng)兩電平的場合，此時串聯(lián)電容的兩端與功率模塊的正、負極連接，串聯(lián)電容的中點與輸入(或者輸出)濾波電容的中點連接?？傊灰谴嬖诙嚯娙荽?lián)且需要與串聯(lián)電容的中間點相連的場合，都可以應用本實用新型的上述優(yōu)選方案。上述集合式電容器作為DClink電容，具有安裝簡潔、體積小、防護等級高、維護方便等優(yōu)點。逆變器還可以同時包括上述集合式電容器的優(yōu)選方案一和優(yōu)選方案二，如圖9所示，分別為三電平逆變器中DClink電容和吸收電容的電路圖。
權利要求1.一種集合式電容器，其特征在于所述集合式電容器包括一個容器(1)，所述容器 (1)內裝設有多個電容0)，所述多個電容O)以串聯(lián)或者并聯(lián)或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，以上述方式組成的集合式電容的兩端及部分電容O)的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的集合式電容器，其特征在于所述多個電容O)以串聯(lián)的方式連接，所述串聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容O)的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳(3)。
3.根據(jù)權利要求1所述的集合式電容器，其特征在于所述的多個電容(2)以串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，其中部分電容O)以串聯(lián)的方式連接，該聯(lián)電容的兩端和相鄰兩個電容O)的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳(3)，該串聯(lián)電容與另一部分電容( 組成的電容并聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的集合式電容器，其特征在于所述集合式電容的兩端還各自向外引出至少一個第二引腳G)。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的集合式電容器，其特征在于所述的串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。
6.根據(jù)權利要求4所述的集合式電容器，其特征在于所述的串聯(lián)電容中每個電容的參數(shù)相同。
7.一種逆變器A，包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，其特征在于該逆變器A還包括根據(jù)權利要求5所述的集合式電容器，所述集合式電容器的第一引腳 (3)接到功率開關模塊的功率管腳上，作為功率開關模塊的吸收電容，如果所述逆變器A輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳 (3)，該至少N個第一引腳(3)的部分或全部接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) I, N' = {0,1,…，[Ν/2]}，[Ν/2]表示對 Ν/2 取整數(shù)。
8.一種逆變器B，包括功率開關模塊，所述功率開關模塊與直流電壓相連，其特征在于所述逆變器B還包括根據(jù)權利要求6所述的集合式電容器，所述集合式電容器的第二引腳(4)與直流電壓的正、負極相連，所述集合式電容器的第一引腳(3)接到功率開關模塊的功率管腳上，如果所述逆變器B輸出N個電平，直流電壓正、負極電壓分別為+V和-V，則集合式電容器有至少N個第一引腳(3)，該至少N個第一引腳(3)的部分或全部接到功率開關模塊的功率管腳上，分別為如下電壓點士 |V(1-2N' /(N-I)) I, N' = {0,1,…，[Ν/2]}，[Ν/2]表示對 Ν/2 取整數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1-3的任意一項所述的集合式電容器，其特征在于所述每個電容(2) 還并聯(lián)數(shù)個電容。
10.根據(jù)權利要求4所述的集合式電容器，其特征在于所述每個電容( 還并聯(lián)數(shù)個電容。
專利摘要本實用新型具體涉及一種集合式電容器、包含該集合式電容器的逆變器，所述集合式電容器包括一個容器，所述容器內裝設有多個電容，所述多個電容以串聯(lián)或者并聯(lián)或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接，以上述方式組成的集合式電容的兩端及部分電容的公共端中，每個端點向外引出至少一個第一引腳。各個電容之間的連接在容器內部完成，接線時只需將電容器的第一引腳和接線端子連接即可，接線簡單、易于安裝，兩個電容連接有公共端的，通過公共端的第一引腳就可實現(xiàn)兩個電容與接線端子的連接，可以減少接線端子的數(shù)量，進一步減少占用面積。
文檔編號H01G4/228GK202189691SQ20112032975
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月3日 優(yōu)先權日2011年9月3日
發(fā)明者余鴻, 方向軍 申請人:陽光電源股份有限公司