具有多相的變流器的變流器布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有多相的變流器的變流器布置，多相的變流器對(duì)于每個(gè)變流器相來(lái)說(shuō)都包括多個(gè)相互電連接的變流器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]模塊化構(gòu)造的變流器常常布置在變流器箱中。在變流器模塊損壞時(shí)、例如在變流器模塊中短路的情況下，通常也污染或者損壞其它的變流器模塊或者甚至變流器箱的整個(gè)內(nèi)腔，從而必須耗費(fèi)時(shí)間和成本地清潔變流器箱和/或必須更換變流器模塊或者其匯流排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于以下目的，給出特別是在空間需求和保養(yǎng)耗費(fèi)和修復(fù)耗費(fèi)方面進(jìn)行改善的變流器布置。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)權(quán)利要求1所述的特征實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的變流器布置包括:多相的變流器，其對(duì)于每個(gè)變流器相來(lái)說(shuō)都包括多個(gè)相互電連接的變流器模塊；和變流器箱，其中布置有變流器。每個(gè)變流器模塊都具有冷卻體和至少一個(gè)布置在冷卻體處的半導(dǎo)體元件。變流器模塊如下地布置在變流器箱中，以使得每個(gè)變流器相的變流器模塊形成具有水平連續(xù)布置的變流器模塊的模塊行，并且不同的變流器相的模塊行垂直重疊地布置。
[0007]以重疊布置的模塊行布置變流器模塊實(shí)現(xiàn)了變流器模塊的節(jié)省空間的布置。以這種方式能夠在具有預(yù)定的大小的變流器箱中布置更多的變流器模塊，或者對(duì)于預(yù)定數(shù)量的變流器模塊來(lái)說(shuō)需要比常規(guī)布置更小的且因此更輕的變流器箱。這種空間和重量節(jié)省例如在于船舶上或者在類似的空間或重量受限的環(huán)境中應(yīng)用變流器布置時(shí)起到特別有利的效果。此外，各個(gè)模塊行與相應(yīng)的變流器相的對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)了用于電連接變流器模塊的變流器的簡(jiǎn)化了的匯流，對(duì)此在下面還將詳細(xì)深入。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，至少一個(gè)變流器模塊封裝在變流器單元中。在此優(yōu)選地，至少一個(gè)變流器單元具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的單元?dú)んw。
[0009]在各個(gè)變流器單元中封裝變流器模塊有利地實(shí)現(xiàn)了，將各個(gè)變流器模塊的特別是由于短路而損壞的影響限制在局部，從而使這樣的損壞不影響相鄰的變流器模塊。由此有利地減少了變流器布置的保養(yǎng)和修復(fù)耗費(fèi)。在此，具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的單元?dú)んw的變流器單元的設(shè)計(jì)是特別有利的，因?yàn)檫@樣的單元?dú)んw特別良好地使變流器模塊彼此屏蔽。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，模塊行與垂直延伸的中間電路匯流排電連接和/或每個(gè)模塊行的變流器模塊與水平延伸的相匯流排電連接。
[0011]本發(fā)明的該設(shè)計(jì)方案有利地充分利用了模塊行的變流器模塊分別從屬于一個(gè)變流器相。由此，用于電連接變流器相的垂直延伸的中間電路匯流排和用于每個(gè)變流器相的水平延伸的相匯流排是足夠的。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，變流器模塊的半導(dǎo)體元件分別構(gòu)造為具有絕緣柵極的雙極型晶體管或者二極管。
[0013]具有絕緣棚■極的雙極型晶體管(IGBT= Insulated-Gate Bipolar Transistor)由于其良好的通過(guò)性、其高的閉鎖電壓、魯棒性和無(wú)功的驅(qū)控而特別有利地適合作為變流器模塊的半導(dǎo)體元件。然而，不需要將變流器模塊的所有半導(dǎo)體元件都構(gòu)造為IGBT。一些變流器模塊也能夠具有成本明顯更低的二極管來(lái)代替IGBT。相應(yīng)的電路在下面描述的實(shí)施例中進(jìn)行闡述。
[0014]本發(fā)明的特別的設(shè)計(jì)方案設(shè)置了至少一個(gè)第一變流器模塊，其具有正好兩個(gè)相互電并聯(lián)或串聯(lián)的第一半導(dǎo)體元件和正好一個(gè)驅(qū)控組件，該第一半導(dǎo)體元件分別構(gòu)造為IGBT，經(jīng)由驅(qū)控組件能驅(qū)控這兩個(gè)第一半導(dǎo)體元件。
[0015]該設(shè)計(jì)方案是有利的，因?yàn)檫@兩個(gè)IGBT能夠通過(guò)整個(gè)驅(qū)控組件來(lái)驅(qū)控，從而對(duì)于這種變流器模塊來(lái)說(shuō)也僅需要一個(gè)驅(qū)控組件。與此相反，常規(guī)的變流器模塊對(duì)于每個(gè)IGBT而言具有單獨(dú)的驅(qū)控組件。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，每個(gè)模塊行具有正好三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)變流器模塊。
[0017]三個(gè)變流器模塊通常在大約2.3kV和大約3.3kV之間的電壓范圍中就足夠了，通常在大約3.3kV和大約7.2kV之間的電壓范圍中需要四個(gè)和五個(gè)變流器模塊。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案設(shè)置了與模塊行電連接并且布置在變流器箱中的整流器，或者與變流器電連接并且布置在變流器箱中的供給反饋逆變器，其也被稱為主動(dòng)前端(AFE，Active Front End)。
[0019]通過(guò)整流器或者供給反饋逆變器能夠有利地將與變流器連接的供電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)頻率匹配于變流器模塊的構(gòu)造。此外，供給反饋逆變器有利地實(shí)現(xiàn)將由以整流器運(yùn)行的負(fù)載、例如發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能量反饋到供電網(wǎng)中。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案設(shè)置了與模塊行連接并且布置在變流器箱中的、也被稱為制動(dòng)斬波器的制動(dòng)調(diào)節(jié)器。
[0021 ] 通過(guò)制動(dòng)調(diào)節(jié)器能夠有利地消除多余的能量，特別是不能饋送到供電網(wǎng)中的能量。
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案設(shè)置了接線柜，其具有與模塊行電連接的接口，以用于與模塊行電接觸。
[0023]這種接線柜具有以下優(yōu)點(diǎn)，不需要打開(kāi)用于電接觸模塊行、例如連接電纜的變流器箱。這一方面使變流器的電接觸變得容易，并且另一方面變流器箱有利地防止了由于在變流器電接觸時(shí)打開(kāi)變流器箱而污染變流器箱。
【附圖說(shuō)明】
[0024]結(jié)合下述聯(lián)系附圖詳細(xì)闡述的對(duì)實(shí)施例的示意性說(shuō)明，本發(fā)明的上述屬性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)這些的方式和方法會(huì)更清楚易懂。在此示出:
[0025]圖1示出三相變流器的電路圖，
[0026]圖2示意性示出變流器布置的第一實(shí)施例，
[0027]圖3示意性示出變流器布置的第二實(shí)施例，
[0028]圖4示出第一變流器模塊，
[0029]圖5示出兩個(gè)并排布置的第一變流器模塊，
[0030]圖6示出中間電路匯流排和布置在其上的相匯流排的第一視圖，并且
[0031]圖7示出中間電路匯流排和布置在其上的相匯流排的第二視圖。
[0032]相互對(duì)應(yīng)的部分在所有附圖中設(shè)有相同的標(biāo)號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1示出了三相變流器1的電路圖。變流器1以NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(NPC = NeutralPoint Clamped，中點(diǎn)鉗位)實(shí)施為所謂的三點(diǎn)逆變器，并且對(duì)于每個(gè)變流器相來(lái)說(shuō)具有四個(gè)第一變流器模塊3、一個(gè)第二變流器模塊5和一個(gè)外部導(dǎo)體Ll，L2，L3。每個(gè)第一變流器模塊3都具有兩個(gè)第一半導(dǎo)體元件7，其相互電串聯(lián)并且分別構(gòu)造為具有絕緣柵極的雙極型晶體管(IGBT = Insulated-Gate Bipolar Transistor)。每個(gè)第二變流器模塊5具有四個(gè)半導(dǎo)體元件9，其相互電串聯(lián)并且分別構(gòu)造為二極管。
[0034]每個(gè)變流器相的四個(gè)第一變流器模塊3相互電串聯(lián)。相應(yīng)的變流器相的第二變流器模塊5與該串聯(lián)電路的兩個(gè)內(nèi)部的第一變流器模塊3并聯(lián)。此外，第一變流器模塊3的串聯(lián)電路在其兩個(gè)內(nèi)部的第一變流器模塊3之間與相應(yīng)的變流器相的外部導(dǎo)體Ll，L2, L3電連接。
[0035]每個(gè)變流器相的兩個(gè)外部的第一變流器模塊3中的一個(gè)分別與第一中間電路導(dǎo)體11電連接。每個(gè)變流器相的兩個(gè)外部的第一變流器模塊3中的另一個(gè)與第二中間電路導(dǎo)體13電連接。每個(gè)變流器相的第二變流器模塊5與第三中間電路導(dǎo)體15連接。第一中間電路導(dǎo)體11處于第一、例如正的電位，第二中間電路導(dǎo)體13處于第二、例如負(fù)的電位，第三中間電路導(dǎo)體15處于第三電位、例如零電位。
[0036]此外，圖1示出了制動(dòng)調(diào)節(jié)器17。制動(dòng)調(diào)節(jié)器17具有兩個(gè)分別與變流器相的第一變流器模塊3 —樣地構(gòu)造的第一變流器模塊3，并且其中的一個(gè)與第一中間電路導(dǎo)體11連接，并且另一個(gè)與第二中間電路導(dǎo)體13連接。制動(dòng)調(diào)節(jié)器17的這兩個(gè)第一變流器模塊3與在二者之間連接的制動(dòng)調(diào)節(jié)器電阻19串聯(lián)。此外，制動(dòng)調(diào)節(jié)器17包括與變流器相的第二變流器模塊5 —樣地構(gòu)造的第二變流器模塊5，其與制動(dòng)調(diào)節(jié)器電阻19并聯(lián)并且與第三中間電路導(dǎo)體15電連接。
[0037]圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的變流器布置100的第一實(shí)施例的透視圖，其中能看到變流器布置100的前側(cè)面。該實(shí)施例的變流器布置100包括三相變流器1、制動(dòng)調(diào)節(jié)器
17、整流器21和變流器箱23，在變流器箱中布置有變流器1、制動(dòng)調(diào)節(jié)器17和整流器21。
[0038]變流器1和制動(dòng)調(diào)節(jié)器17如上面根據(jù)圖1描述的那樣構(gòu)造和連接。在此，每個(gè)變流器模塊3，5都具有在圖2中未詳細(xì)示出的冷卻體25，在冷卻體處布置有相應(yīng)的變流器模塊3，5的半導(dǎo)體元件7，9，以用于冷卻變流器模塊，對(duì)此參見(jiàn)圖4。此外，每個(gè)變流器模塊3，5都布置在獨(dú)有的變流器單元33中，其具有由聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯制成的單元?dú)んw35，對(duì)此參