BR112013030557B1

BR112013030557B1 - conversor de energia

Info

Publication number: BR112013030557B1
Application number: BR112013030557-6A
Authority: BR
Inventors: Hironori Koyano; Takamasa Nakamura; Masao Saito; Kouji Yamamoto; Tsutomu Matsukawa; Manabu Koshijo; Junichi Itoh; Yoshiya Ohnuma
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.; Nagaoka University Of Technology
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2021-03-02
Also published as: MY158785A; WO2012165104A1; BR112013030557A2; US20140104913A1; EP2717454B1; JP2012253855A; EP2717454A4; EP2717454A1; MX2013013992A; CN103597728A; RU2557082C1; JP5377573B2; US9614454B2; CN103597728B

Abstract

DISPOSITIVO DE CONVERSÃO DE ENERGIA É fornecido um conversor de energia 3 que converte diretamente energia AC polifásica em energia AC. Um circuito conversor tem uma pIuralidade de elementos de comutação 311, 313, 315, 312, 314 e 316 que são conectados a cada fase R, S, T da energia AC polifásica para possibilitar a comutação para carregar corrente de forma bidirecional. Ao menos três condensadores 821 a 826 são fornecidos entre as fases do circuito conversor. Os três condensadores são respectivamente colocados em ápices de um triangulo em um plano que está em paralelo com uma superfície de montagem de parte na qual os elementos de comutação são realmente montados. A distância de fiação entre os condensadores e os elementos de comutação pode ser diminuída.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de conversão de energia ou um conversor de energia que converte diretamente energia AC de frequência comercial em energia PC arbitrária.

Fundamentos da Invenção

[002] Como um conversor de energia que tem o pequeno número de componentes para habilitar a diminuição do tamanho do dispositivo e direta e eficazmente converte energia AC em energia AC, um conversor em matriz é conhecido (Documento de Patente 1).

[003] No conversor em matriz convencional mencionado acima, os filtros condensado-res que constituem um circuito de filtragem são dispostos em um substrato formando uma linha em uma direção longitudinal e instalados em uma invólucro unitário. Entretanto, em tal arranjo, a fiação para conectar IGBTs (Transistor Bipolar de Porta Isolada), que são disposi-tivos de comutação, aos filtros condensadores, tem um comprimento indesejavelmente longo.

Documento da Técnica Anterior Documento de Patente

[004] Documento de Patente 1: Pedido de patente japonesa submetido à inspeção pública (Tokkai) 2006-333590

Sumário da Invenção

[005] Um objetivo da presente invenção é fornecer um conversor de energia que pode diminuir a distância da fiação entre os filtros condensadores e os elementos de comutação.

[006] Na presente invenção, três filtros condensadores são respectivamente colocados em ápices de um triangulo em um plano que está em paralelo com uma superfície de montagem de parte na qual os elementos de comutação são realmente montados.

[007] De acordo com a presente invenção, devido ao arranjo no qual os filtros con-densadoressão dispostos em uma forma triangular, as distâncias de fiação entre os filtros condensadores e os elementos de comutação correspondentes podem ser equalizadas, e assim, as distâncias de fiação podem ser diminuídas.

Breve Descrição dos Desenhos

[008] A FIG. 1 é um diagrama elétrico que mostra um sistema de conversão de energia ao qual uma modalidade da presente invenção é aplicada de forma prática.

[009] A FIG. 2A é uma vista planificada de um conversor de energia da modalidade da presente invenção em um processo de montagem.

[010] A FIG. 2B é outra vista planificada do conversor de energia da modalidade da presente invenção no processo de montagem.

[011] A FIG. 2C é ainda outra vista planificada do conversor de energia da modalidade da presente invenção no processo de montagem.

[012] A FIG. 2D é uma vista lateral do conversor de energia da modalidade da presente invenção no processo de montagem.

[013] A FIG. 3 mostra vistas planificada e lateral representando uma disposição de IGBTs e filtros condensadores do conversor de energia da FIG. 2.

[014] A FIG. 4A é uma vista planificada que representa outra disposição de IGBTs e filtros condensadores mostrados na FIG. 3.

[015] A FIG. 4B é uma vista lateral da FIG. 4A.

[016] A FIG. 5 mostra vistas planificada e lateral que representam ainda outra disposi-ção de IGBTs e filtros condensadores mostrados na FIG. 3.

[017] A FIG. 6 mostra vistas planificada e lateral que representam outra disposição de IGBTs e filtros condensadores mostrados na FIG. 3.

[018] A FIG. 7 é um diagrama elétrico que mostra um sistema de conversão de energia ao qual outra modalidade da presente invenção é aplicada de forma prática.

[019] A FIG. 8 mostra vistas planificada e lateral que representam uma disposição de IGBTs e filtros condensadores do conversor de energia da FIG. 7.

[020] A FIG. 9 mostra vistas planificada e lateral que representam uma disposição de IGBTs e filtros condensadores do conversor de energia da FIG. 7.

Descrição Detalhada da Invenção [Descrição do Sistema de Conversão de Energia 1]

[021] Primeiro, uma breve descrição de um sistema de conversão de energia ao qual uma modalidade da presente invenção é aplicada de forma prática será feita com relação à FIG. 1. O sistema de conversão de energia 1 deste exemplo é um sistema no qual uma energia AC trifásica fornecida a partir de uma fonte de alimentação AC trifásica 2 é direta-mente convertida em uma energia AC de fase única por um conversor de energia 3 da mo-dalidade da presente invenção, e após a tensão da energia AC convertida ser aumentada ou diminuída por um transformador 4 para um valor adequado, a energia AC transformada é convertida por um retificador 5 em uma energia DC para carregar uma bateria secundária 6. Nota-se que o circuito de suavização é denotado pelo número 7.

[022] No sistema de conversão de energia 1 deste exemplo, as linhas de saída (indi-cadas por fase R, fase S e fase T) às quais a energia AC trifásica é fornecida a partir da fonte de alimentação AC trifásica 2 têm em cada fase um circuito de filtragem 8 que amortece uma onda harmônica superior para suprimir ruído. O circuito de filtragem 8 deste exemplo compreende três reatores de filtro 81 respectivamente conectados às fases R, S e T e seis filtros condensadores 82L e 82R, cada um conectado entre as fases R, S e T. A disposição dos filtros condensadores 82L e 82R (que são indicados como filtros condensadores 821 a 836 nas FIGs. 3 a 6) será descrita em seguida.

[023] No sistema de conversão de energia 1 deste exemplo, a energia AC trifásica é fornecida ao conversor de energia 3 através do circuito de filtragem 8 e convertida na energia AC de fase única. O conversor de energia 3 deste exemplo é equipado com seis elementos de comutação bidirecionais 31 que são dispostos em uma forma de matriz correspondenteàs fases R, S e T. Em seguida, quando um elemento de comutação bidirecional é genericamente descrito, a explicação será feita com o auxílio do número de referência 31, enquanto, como é mostrado na FIG. 1, quando um elemento especificado dos seis elementos de comutação bidirecionais é descrito, a explicação será feita usando os números de referência 311 a 316.

[024] Cada um dos elementos de comutação bidirecionais 31 deste exemplo é cons-truído de um módulo IGBT no qual IGBT (Transistor Bipolar de Porta Isolada), que é um elemento de comutação semicondutor, e diodos de refluxo são combinados e conectados através de uma conexão paralela inversa. Nota-se que cada um dos elementos de comutação bidirecionais 31 não está limitado ao ilustrado. Isto é, o elemento de comutação pode ter a outra construção. Por exemplo, o elemento de comutação pode ter uma construção na qual dois elementos de IGBT do tipo bloqueio reverso são conectados através de uma conexão paralela inversa.

[025] Cada um dos elementos de conexão bidirecionais 31 é equipado com um circuito de amortecimento 32 para proteger o elemento de comutação bidirecional 31 de uma tensão de surto inevitavelmente produzida quando o elemento de comutação bidirecional 31 é submetido à operação ON/OFF, o circuito de amortecimento 32 incluindo uma combinação de um condensador de amortecimento e três diodos que são dispostos em lados de entrada e saída do elemento de comutação bidirecional 31. Em seguida, quando um circuito de amortecimento é geralmente descrito, a explicação será feita com o auxílio do número de referência 32, enquanto, como mostrado na FIG. 1, quando um circuito especificado dos seis circuitos de amortecimento é descrito, a explicação será feita usando os números de referência 321 a 326.

[026] O sistema de conversão de energia 1 deste exemplo é equipado com um circuito de controle de conversor em matriz 9 para efetuar o controle ON/OFF dos elementos de comutação bidirecionais 31 do conversor de energia. No circuito de controle de conversor em matriz 9, um valor de tensão fornecido a partir da fonte de alimentação AC trifásica 2, um valor de corrente DC que está sendo emitida e um nível alvo de corrente de ordem são inse-ridos, e então, com base neles, os respectivos sinais de porta dos elementos de comutação bidirecionais 31 são controlados para ajustar a energia AC de fase única direcionada para o transformador 4. Com isso, uma energia de corrente contínua alvo é obtida.

[027] O transformador 4 funciona para aumentar ou diminuir a tensão da energia AC de fase única, que foi convertida pelo conversor de energia 3, em um valor desejado. O reti- ficador 5 é equipado com quatro diodos de retificação para converter a energia AC de fase única ajustada em uma energia de corrente contínua. O circuito de suavização 7 é equipado com uma bobina e um condensador para suavizar a corrente de pulsação contida na corren-tecontínua retificada de modo que a corrente de pulsação seja suavizada para mostrar uma forma muito similar a uma corrente contínua.

[028] Através do sistema de conversão de energia 1 tendo a construção mencionada acima, a energia AC trifásica a partir da fonte de alimentação AC trifásica 2 é diretamente convertida pelo conversor de energia 3 na energia AC de fase única, e depois de a energia AC de fase única convertida ser ajustada em tensão, a energia AC de fase única ajustada é convertida em energia de corrente contínua. Com isso, a bateria secundária 6 é carregada. Nota-se que o sistema de conversão de energia mencionado acima 1 é um dos sistemas exemplificados aos quais o conversor de energia 3 da presente invenção é aplicado de forma prática e a presente invenção não está limitada à aplicação somente ao sistema de conversão de energia 1 mencionado acima. Isto é, quando ao menos uma de uma energia elétrica que é convertida em uma energia elétrica que foi convertida em uma energia AC polifá- sica, a presente invenção é aplicável a outros sistemas de conversão de energia.

[Arranjo de Partes do Conversor de Energia 3]

[029] Então, o arranjo espacial de partes que constituem o conversor de energia 3 da FIG. 1 será descrito com relação às FIGs. 2 a 6. Nota-se que essas partes idênticas às mos-tradas na FIG. 1 são indicadas pelos mesmos números de referência para mostrar a relação mútua entre elas.

[030] A FIG. 2 inclui as FIGs. 2A a 2D. A FIG. 2A é uma vista planificada em um pro-cesso de montagem que mostra seis elementos de comutação bidirecionais 31 (cada um chamado de módulo IGBT) montados em uma superfície superior de um dissipador de calor 10. A FIG. 2B é uma vista planificada no processo de montagem que mostra, em adição aos elementos de comutação bidirecionais, barra condutoras que são fornecidas para conectar os terminais dos elementos de comutação bidirecionais 31. A FIG. 2C é vista planificada no processo de montagem de três diodos que são partes do circuito de amortecimento 32 e filtros condensadores 82 do circuito de filtragem 8, mostrando no lado esquerdo três filtros condensadores montados. A FIG. 2D é uma vista lateral do dispositivo mencionado acima. Como as partes que constituem o conversor de energia 3 da presente invenção são mutua-mente sobrepostas quando vistas em um plano, a seguinte explicação sobre as partes es-senciaisserá feita com o auxílio dos outros desenhos.

[031] Como é mostrado nas FIGs. 2 e 3, cada elemento de comutação bidirecional 31 deste exemplo é fornecido em uma superfície superior de um pacote de módulos com termi-nais de entrada e saída e um terminal intermediário que é um dos dois terminais intermediários respectivamente fornecidos por dois IGBTs pareados. Dentre os seis elementos de co- mutação bidirecionais 311 a 316 mostrados na FIG. 3, no lado esquerdo três elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 têm, cada um, o terminal de entrada na extremidade esquerda, o terminal de saída na extremidade direita e o terminal intermediário no meio. Ademais, dentre os seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 mostrados na FIG. 3, os três elementos de comutação bidirecionais no lado direito 312, 314 e 316 têm, cada um, o terminal de entrada na extremidade direita, o terminal de saída na extremidade esquerda e o terminal intermediário no meio. Embora um terminal de porta de cada elemento de comutação bidirecional 31 seja montado a uma parte que não o pacote de módulos, a ilustração do terminal de porta é omitida.

[032] Como se vê a partir das FIGs. 2 e 3, os seis elementos de comutação bidirecio-nais 311 a 316 são fixados à superfície superior do dissipador de calor 10 através de dispo-sitivos de conexão tal como parafusos ou similares. Como se vê a partir de tais desenhos, os seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 são assim dispostos de modo que os elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312, os elementos de comutação pareados 313 e 314 e os elementos de comutação pareados 315 e 316 são colocados no lado esquerdo e direito respectivamente com relação a uma linha central CL. Em outras palavras, os dois elementos de comutação bidirecionais 311 e 312, dois elementos de comutação bidirecionais 313 a 314 e dois elementos de comutação bidirecionais 315 e 316, que são pareados com relação a uma direção na qual os três terminais (terminal de entrada, terminal intermediário e terminal de saída) de cada elemento de comutação bidirecional 31 se estendem, são respectivamente colocados no lado esquerdo e direito com relação à linha central CL. Em seguida, esse arranjo será reformulado como “sendo disposto lado a lado relação à linha central CL ou linhas de saída P e N cada uma conectando os terminais de saída”. Nota-se que o arranjo é diferente do mostrado na FIG. 5 que será descrito em seguida. Nota-se ainda que os elementos de comutação bidirecionais pareados significam um par de elementos de comutação bidirecionais que são conectados à mesma fase R, S ou T da linha de entrada.

[033] Ao dispor os elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312, os elementos de comutação bidirecionais pareados 313 e 314, e os elementos de comutação bidirecionais pareados 315 e 316 no lado esquerdo e direito respectivamente com relação à linha central CL como é descrito acima, é possível fornecer uma disposição na qual as linhas de saída P e N (barra condutoras 331 e 332) sejam direcionadas em uma direção com a menor distância. Se o comprimento do arranjo de fiação através do qual uma energia AC de alta frequência é emitida é longo, o arranjo é facilmente influenciado pelo componente L. Entretanto, no arranjo de fiação de acordo com a invenção, a influência pela componente L pode ser suprimida. Essa supressão é um efeito vantajoso se comparado com o arranjo do outro exemplo da FIG. 5. Isto é, as linhas de saída P e N mostram linhas quase retas até alcançar o transformador 4.

[034] Ademais, como é mencionado acima, os terminais fornecidos em extremidades direitas dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 colocados no lado esquerdo com relação à linha central CL são todos terminais de saída, e os terminais fornecidos em extremidades esquerdas deles são todos terminais de entrada. Ademais, os terminais fornecidos nas extremidades esquerdas dos elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 colocados no lado direito com relação à linha central CL são todos terminais de saída, e os terminais fornecidos nas extremidades direitas deles são todos terminais de entrada.

[035] Aos terminais de entrada fornecidos nas extremidades esquerdas dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 colocados no lado esquerdo com relação à linha central CL, há linhas de entrada conectadas R, S e T de um grupo ramificado a partir das linhas de entrada a partir da fonte de alimentação AC trifásica 2, as linhas de entrada R, S e T de um grupo que se estende em direção à linha central CL, e aos terminais de entrada fornecidos nas extremidades direitas dos elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 colocados no lado direito com relação à linha central CL, há linhas de entrada conectadas R, S e T do outro grupo ramificado a partir das linhas de entrada a partir da fonte de alimentação AC trifásica 2, as linhas de entrada R, S e T do outro grupo se estendendo em direção à linha central CL. Isto é, aos terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311 e 312, há conectada a fase R, aos terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 313 e 314, há conectada a fase S e aos terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 315 e 316, há conectada a forma T. Ao fazer uma direção na qual as linhas de entrada esquerda e direita R, S e T se estendem para a conexão com os terminais de entrada igual à direção até a linha central CL, uma distância do dissipador de calor 10 na direção esquerda e direita pode ser reduzida se comparada com a de outro arranjo mostrado na FIG. 6.

[036] No arranjo da FIG. 1, as linhas de entrada R, S e T a partir da fonte de alimenta-ção AC trifásica 2 ao conversor de energia 3 são ramificadas em uma posição entre uma unidade de filtros reatores 81 e uma unidade de filtros condensadores 82L e 82R. Entretanto, uma modificação pode ser empregada na qual a ramificação é feita em uma posição a montante dos filtros reatores 81, e as linhas de entrada R, S e T assim ramificadas são res-pectivamente fornecidas com filtros reatores 81.

[037] Aos terminais de saída fornecidos nas extremidades direitas dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 colocados no lado esquerdo com relação à linha central CL, é conectada uma barra condutora 331 que constitui a linha de saída P do con-versor de energia 3, e aos terminais de saída fornecidos nas extremidades esquerdas dos elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 colocados no lado direito com relação à linha central CL, é conectada uma barra condutora 332 que constitui a linha de saída N do conversor de energia 3. As extremidades dianteiras dessas barras condutoras 331 e 332 são conectadas ao transformador 4. Essas barras condutoras 331 e 332 e as barras condutoras mencionadas posteriormente são construídas de um corpo eletricamente condutor tendo boa condutividade, tal como cobre ou similar.

[038] Os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312 colocados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL são conec-tadosatravés de uma barra condutora 333, os terminais de entrada dos elemento de comu-tação bidirecionais 313 e 314 são conectados através de uma barra condutora 334 e os ter-minais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 315 e 316 são conectados através de uma barra conectora 335. Em um circuito equivalente da FIG. 1, as fiações cor-respondentes a tais barras condutoras são indicadas pelos mesmos números de referência. Em vista da função do conversor de energia 3, essas barras condutoras 333 a 335 não são essenciais. Assim, essas barras condutoras podem ser omitidas.

[039] Quando vistas em uma vista planificada, essas barras condutoras 333 a 335 são dispostas à barras condutoras cruzadas 331 e 332 que constituem as linhas de saída P e N. Entretanto, como se vê na vista lateral da FIG. 3, as barras condutoras 333 a 335 que co-nectam os terminais de entradas opostos são dispostas em uma posição mais alta do que as barras condutoras 331 e 332 das linhas de saída P e N, e assim um assim chamado cru-zamento suspenso é fornecido entre elas para desse modo não causar interferência mútua entre elas.

[040] Ao conectar os elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312 colo-cados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, os elementos de comu-tação bidirecionais pareados 313 e 314 e os elementos de comutação bidirecionais parea- dos 315 e 316, os filtros condensadores 82L e 82R, cada um interposto entre as fases podem ser compartilhados entre si. Isto é, entre a fase R e a fase S mostradas no lado esquerdo da FIG. 1, há disposto um filtro condensador 821, e entre a fase R e a fase S mostradas no lado direito do desenho, há disposto um filtro condensador 824, e os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311 e 312 aos quais a fase R é inserida são conectados através da barra condutora 333. Consequentemente, o ruído na fase R da fonte de alimentação AC trifásica 2 é filtrado pelos dois filtros condensadores 821 e 824 que cooperam entre si, e assim, cada filtro condensador pode ser feito pequeno em capacidade resultando em que cada filtro condensador pode ser de tamanho pequeno. Também, na fase S e na fase T, uma vantagem similar é obtida a partir da cooperação dos dois filtros condensadores.

[041] Neste exemplo, o circuito de filtragem 8 tem seis filtros condensadores 821 a 826, e como se vê a partir da FIG. 3, as linhas de entrada colocadas nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL são fornecidas com três filtros condensadores, respec-tivamente. O filtro condensador do lado esquerdo 821 é disposto entre a fase R correspon-dente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 311 e a fase S. Igual-mente, o filtro condensador do lado esquerdo 822 é disposto entre a fase S correspondente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 313 e a fase T, e o filtro con-densador do lado esquerdo 823 é disposto entre a fase T correspondente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 315 e a fase R. Ademais, o filtro condensador do lado direito 824 é disposto entre a fase R correspondente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 312 e a fase S, o filtro condensador do lado direito 825 é disposto entre a fase S correspondente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 314 e a fase T, e o filtro condensador do lado direito 826 é disposto entre a fase T correspondente ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 316 e a fase R.

[042] Como é mencionado acima, ao dispor, aos seis elemento de comutação bidire-cionais 311 a 316 que são dispostos de tal maneira que os três elementos e os outros três elementos são respectivamente colocados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, os seis filtros condensadores 821 a 826 de tal maneira que os três condensadores e os outros três condensadores são respectivamente colocados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, a distância de fiação de conectar a fiação entre cada um dos filtros condensadores 821 a 826 e um dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 pode ser diminuída.

[043] Neste exemplo, os seis filtros condensadores 821 a 826, dos quais três filtros condensadores e os outros três filtros condensadores são dispostos nos lados esquerdo e direito respectivamente, são dispostos externos a uma área onde os seis elementos de co-mutação bidirecionais 311 a 316 são colocados com relação à linha central CL. Especifica-mente, como é mostrado na FIG. 2D, os filtros condensadores são fixados a partes superiores das barras conectoras. Ao dispor os filtros condensadores 821 a 826 externos à área dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316, a distância na direção esquerda- direita entre os elementos de comutação bidirecionais do lado esquerdo 31L e os elementos de comutação bidirecionais do lado direito 31R pode ser a menor, e assim, a distância na direção esquerda-direita do dissipador de calor 10 pode ser configurada para a menor, resultando no fato de que o dissipador de calor 10 pode ser feito de tamanho pequeno se comparado com um dissipador de calor mostrado na FIG. 4A que mostra o outro exemplo.

[044] Em seguida, um estado de montagem dos filtros condensadores 821 a 826 que são divididos em dois grupos (cada um incluindo três filtros condensadores) colocados nos lados esquerdo e direito respectivamente com relação às vistas planificada e lateral do dis-positivo real da FIG. 2.

[045] Antes de sua descrição, uma estrutura de conexão das barras conectoras será descrita. Como se vê a partir da FIG. 2B, a barra condutora 331 é a linha de saída P que conecta os terminais de saída dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e leva ao transformador 4, e a barra condutora 332 é a linha de saída N que conecta os termi-nais de saída dos elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 e leva ao transfor-mador 4. A barra condutora 333 é uma barra condutora para conectar os terminais de entrada dos elemento de comutação bidirecionais 311 e 312, e a barra condutora 333 tem partes de extensão que se estendem externas à direção esquerda e direita a partir dos respectivos terminais de entrada e as partes de extensão são respectivamente conectadas às barras condutoras 336 e 337 para conectar aos filtros condensadores 823 a 826 (o estado de co-nexão dessas barras condutoras aos filtros condensadores 823 e 826 é entendido a partir das FIGs. 2C e 3). As barras condutoras 336 e 337 conectadas respectivamente às extremidades opostas da barra condutora 333 são anguladas em relação a uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, que é uma linha que se estende na direção para cima e para baixo na FIG. 2C.

[046] A barra condutora 334 é uma barra condutora para conectar os terminais de en-trada dos elementos de comutação bidirecionais 313 e 314, e a barra condutora 334 tem partes de extensão que se estendem externas às direções esquerda e direita a partir dos respectivos terminais de entrada e as partes de extensão são respectivamente conectadas às barras condutoras 338 e 339 para conectar aos filtros condensadores 821, 822, 824 e 825 (o estado de conexão dessas barras condutoras aos filtros condensadores 821, 822, 824 e 825 é entendido a partir das FIGs. 2C e 3). As barras condutoras 338 e 339 respectivamente conectadas às extremidades opostas da barra condutora 334 se estendem ao longo de uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, que é uma linha que se estende na direção para cima e para baixo na parte superior esquerda da FIG. 2.

[047] A barra condutora 335 é uma barra condutora para conectar os terminais de en-trada dos elementos de comutação bidirecionais 315 e 316, e a barra condutora 335 tem partes de extensão que se estendem externas às direções esquerda e direita a partir dos respectivos terminais de entrada e as partes de extensão são respectivamente conectadas às barras condutoras 340 e 341 para conectar aos filtros condensadores 823 e 826 (o estado de conexão dessas barras condutoras aos filtros condensadores 823 e 826 é entendido a partir das FIGs. 2C e 3). As barras condutoras 340 e 341 conectadas respectivamente às extremidades opostas da barra condutora 335 são anguladas em relação a uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, que é uma linha que se estende na direção para cima e para baixo na FIG. 2C.

[048] Como visto a partir da FIG. 2D, essas barras condutoras 333, 334 e 335 são co- nectadas aos terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 através de várias barras condutoras 345 e 346 e posicionadas mais altas do que as barras condutoras 331 e 332 que constituem as linhas de saída P e N. Com isso, as barras condutoras 333 a 335 e as barras condutoras 331 e 332 são dispostas para constituir um cruzamento suspenso deixando um espaço predeterminado entre elas, não causando interferênciamútua entre elas.

[049] Como é mostrado em linhas tracejadas na FIG. 2C, os filtros condensadores 821, 822 e 823 são posicionados externos com relação à linha central CL e dispostos de tal maneira que os centros dos filtros condensadores 821, 822 e 823 são respectivamente colo-cados em ápices de um triângulo (triângulo isósceles ou triângulo equilátero é preferencial) cujo ápice é direcionado para fora. Ao dispor os três filtros condensadores 821, 822 e 823 nos ápices do triângulo, o comprimento da fiação entre os condensadores pode ser feito menor e assim, o conversor de energia 3 pode ser feito de tamanho pequeno e a sincronização entre os condensadores pode ser assegurada. Ademais, devido ao arranjo com um ápice sendo direcionado para fora, o equilíbrio da fiação dos condensadores é aprimorado se comparado com um arranjo no qual o ápice é direcionado para dentro, e as distâncias às respectivas barras condutoras 333, 334 e 335 podem ser diminuídas. As barras condutoras 336 e 340 ou as barras condutoras 337 e 341, que são conectadas ao filtro condensador 823 ou 826 respectivamente, são anguladas entre si para diminuir a distância entre elas. Com esse arranjo, as distâncias a partir do filtro condensador 823 ou 826 às respectivas barras condutoras 333 e 335 podem ser diminuídas mais, e assim, a equalização dos comprimentos da fiação entre os condensadores é assegurada. Ademais, devido ao arranjo no qual as barras condutoras 338 e 339 são dispostas para se estenderem em uma direção perpendicular à direção longitudinal da barra condutora 334, os filtros condensadores 821, 822, 824 e 825 podem ser realmente montados sem considerar seus tamanhos, e assim, o grau de liberdade em projetar os condensadores pode ser aumentado.

[050] O filtro condensador 821 disposto entre a fase R e a fase S é montado em uma superfície superior da barra condutora 342 e o filtro condensador 822 disposto entre a fase S e a fase T é montado em uma superfície superior da barra condutora 343. Essas duas barras condutoras 342 e 343 são conectadas, enquanto são anguladas em relação a uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, isto é, uma linha que se estende na direção para cima e para baixo na FIG. 2C. Ademais, essas duas barras condutoras 342 e 343 são conectadas às barras condutoras 333, 342 e 335, enquanto cobrindo uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, isto é, uma linha que se estende na direção para cima e para baixo na FIG. 2C. Nota-se que os filtros condensadores 824 e 825 montados no lado direito da linha central CL são simetricamente dispostos em relação aos filtros condensadores 821 e 822 com relação à linha central CL.

[051] Ao dispor as barras condutoras 342 e 343 de tal maneira que essas barras con-dutoras sejam anguladas em relação à linha que conecta os terminais de entrada dos ele-mentos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, a sincronização entre os filtros conden-sadores 821, 822 e 823 é assegurada porque a distância de fiação entre os filtros conden-sadores pode ser finamente equalizada com a distância de fiação do filtro condensador 823 disposto entre a fase R e a fase T. Ademais, ao dispor as barras condutoras 342 e 343 de tal maneira que essas barras condutoras desviam da linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, a distância de conexão entre os filtros condensadores 821 e 822 e as barras condutoras 333, 334 e 335 pode ser diminuída, e assim, o conversor de energia 3 pode ser feito de tamanho pequeno. Ademais, ao dispor os filtros condensadores 821 a 826 nas superfícies superiores das barras condutoras, isto é, ao dispor os filtros condensadores 821 a 826 em um lado oposto dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 com relação às barras condutoras, o grau de liberdade em projetar a disposição dos filtros condensadores 821 a 826 é aumentado.

[052] O filtro condensador 823 disposto entre a fase R e a fase T é montado em uma superfície superior da barra condutora 344 disposta entre as barras condutoras 336 e 340, e a barra condutora 344 é disposta para se estender em paralelo com uma linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313, e 315.

[053] Em seguida, uma montagem exemplificada de três diodos e um condensador de amortecimento que constituem um circuito de amortecimento 32 mostrado na FIG. 1 será descrita. Como é mostrado na FIG. 1, o circuito de amortecimento 321, por exemplo, do elemento de comutação bidirecional 311 tem um terminal conectado ao terminal de entrada do elemento de comutação bidirecional 311, outro terminal conectado ao terminal intermedi-ário do elemento de comutação bidirecional 311 e ainda outro terminal conectado ao terminal de saída do elemento de comutação bidirecional 311. Consequentemente, como será entendido a partir das FIGs. 2C e 2D, os três diodos são fixados e conectados aos suportes 351 a 356 que são, cada um construído de um corpo eletricamente condutor conectado a um terminal intermediário entre cada elemento de comutação bidirecional 31L e o elemento de comutação bidirecional correspondente 31R. Na FIG. 2D, somente o suporte 355 é mostrado.

[054] Neste exemplo, um condensador eletrolítico de tamanho relativamente grande é usado como o condensador de amortecimento, e o condensador eletrolítico de tamanho re-lativamente grande é usado como um condensador de amortecimento comum 327 (ver FIG. 3) para os seus circuitos de amortecimento 321 a 326. Para conectar o condensador de amortecimento 327 e os três diodos, são fornecidas barras condutoras 347 e 348 que são colocadas entre as barras condutoras 331 e 332 e se estendem na mesma direção dessas barras condutoras 331 e 332, as barras condutoras 331 e 332 constituem as linhas de saída P e N.

[055] Como se vê a partir das FIGs. 2D e 3, as duas barras condutoras 347 e 348 co-nectadas ao condensador de amortecimento 327 são fixadas em uma posição que é mais alta do que as barras condutoras 331 e 332 que constituem as linhas de saída P e N, mas mais baixa do que as barras condutoras 333, 334 e 335. Nota-se que essas duas barras condutoras 347 e 348 são suportadas no dissipador de calor 10 ou uma base (não mostrada) que não o dissipador de calor. Para impedir um curto circuito com as barras condutoras 333, 334 e 335, as superfícies externas das barras condutoras 347 e 348 podem ser revestidas com um material isolante.

[056] O arranjo das barras condutoras 347 e 348 com relação às barras condutoras 331 e 332 que constituem as linhas de saída P e N e o condensador de amortecimento 327 é como segue. Isto é, ao dispor as barras condutoras 347 e 348 entre as barras condutoras 331 e 332, tanto a distância de fiação até as linhas de saída P e N quando a distância de fiação até o condensador de amortecimento 327 podem ser diminuídas. Ademais, ao dispor as barras condutoras 347 e 348 mais altas do que as barras condutoras 331 e 332, é possível diminuir a distância a partir dos diodos de cada um dos circuitos de amortecimento 321 a 326.

[057] De acordo com a modalidade mencionada acima, as seguintes vantagens são obtidas. 1) Neste exemplo, aos seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 que são dispostos de tal maneira que os três elementos e os outros três elementos são respectiva-mente colocados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, são dispostos os seis filtros condensadores 821 a 825 de tal maneira que os três condensadores e os ou-trostrês condensadores são respectivamente colocados nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, de tal maneira que a distância da fiação de conexão entre cada um dos filtros condensadores 821 a 823 e a distância correspondente dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 podem ser diminuídas. 2) Neste exemplo, como os elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312, os elementos de comutação bidirecionais pareados 313 e 314 e os elementos de comutação bidirecionais pareados 315 e 316 são dispostos nos lados esquerdo e direito, respectivamente, com relação à linha central CL, é possível fornecer uma disposição na qual as linhas de saída P e N (barras condutoras 331 e 332) são direcionadas em uma direção com a menor distância. Se o comprimento do arranjo de fiação através do qual uma energia AC de alta frequência é emitida for longo, o arranjo é facilmente influenciado pelo componente L. Entretanto, no arranjo de fiação de acordo com a invenção, a influência pelo componente L pode ser suprimida. 3) Neste exemplo, os seis filtros condensadores 821 a 826, dos quais três filtros con-densadores e os outros três filtros condensadores são dispostos nos lados esquerdo e direito respetivamente, são dispostos externos a uma área onde os seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 são colocados com relação à linha central CL. Assim, a distância na direção esquerda e direita entre os elementos de comutação bidirecionais no lado esquerdo 31L e os elementos de comutação bidirecionais no lado direito 31R pode ser feita a menor. Consequentemente, a distância na direção esquerda e direita do dissipador de calor 10 pode ser configurada para a menor, resultando no fato de que o dissipador de calor 10 pode ser de tamanho reduzido. 4) Neste exemplo, os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais pareados 311 e 312, os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais pareados 313 e 314 e os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais pareados 315 e 316, que são dispostos nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL, são conectados através das respectivas barras conectoras 333, 334 e 335. Con-sequentemente, os filtros condensadores 82L e 82R, cada um dispostos entre as fases, po-dem ser compartilhados. Assim, cada filtro condensador pode ser feito pequeno em capaci-dade resultando em que cada filtro condensador pode ser feito de tamanho pequeno. 5) Neste exemplo, como a direção na qual as linhas de entrada esquerda e direita R, S e T se estendem para a conexão com os elementos de comutação bidirecionais 31L e 31R é feita igual à direção à linha central CL, uma distância do dissipador de calor 10 na direção esquerda e direita pode ser feita pequena. 6) Neste exemplo, os filtros condensadores 821 a 826 são dispostos em superfícies superiores das barras condutoras, isto é, os filtros condensadores 821 a 826 são dispostos em um lado oposto dos elementos de comutação bidirecionais 311 a 316 com relação às barras condutoras, o grau de liberdade em projetar a disposição dos filtros condensadores 821 a 826 é aumentado. 7) Neste exemplo, o arranjo das barras condutoras 347 e 348 em relação às barras condutoras 331 e 332 que constituem as linhas de saída P e N e o condensador de amorte-cimento 327 é assim feito de modo que as barras condutoras 347 e 348 são colocadas entre as barras condutoras 331 e 332, de tal forma que a distância da fiação às linhas de saída P e N e a distância de fiação ao condensador de amortecimento 327 são diminuídas. 8) Neste exemplo, como as barras condutoras 347 e 348 são dispostas mais altas do que as barras condutoras 331 e 332, é possível diminuir a distância a partir dos diodos de cada um dos circuitos de amortecimento 321 a 326. 9) Neste exemplo, como os três filtros condensadores 821, 822, e 823 são dispostos nos ápices do triângulo, o comprimento da fiação entre os condensadores pode ser feito o menor e assim, o conversor de energia 3 pode ser feito de tamanho pequeno, e a sincroni- zação entre os condensadores pode ser assegurada. 10) Neste exemplo, como um ápice do triângulo no qual um dos três filtros condensa-doresé disposto é direcionado para fora, o equilíbrio da fiação dos condensadores é aprimo-rado se comparado com um arranjo no qual o ápice é direcionado para dentro e as distân-ciasàs barras condutoras 333, 334 e 335 podem ser diminuídas. 11) Neste exemplo, como as barras condutoras 342 e 343 são dispostas para serem anguladas em relação à linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comu-tação bidirecionais 311, 313 e 315, a distância da fiação entre os filtros condensadores pode ser finamente equalizada com a distância de fiação do filtro condensador 823 disposto entre a fase R e a fase T. Consequentemente, a sincronização entre os filtros condensadores 821, 822 e 823 pode ser assegurada. 12) Neste exemplo, como as barras condutoras 342 e 343 são dispostas para desviar da linha que conecta os terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313, e 315, a distância de conexão entre os filtros condensadores 821 e 822 e as barras condutoras 333, 334 e 335 pode ser diminuída, e assim, o conversor de energia 3 pode ser feito de tamanho pequeno.

[Outras Modalidades]

[058] A presente invenção tem modificações e modalidades que não a modalidade mencionada acima. Em seguida, as modificações da invenção serão descritas A presente invenção não está limitada à modalidade mencionada acima e às modalidades seguintes. Em seguida, partes idênticas às descritas na modalidade mencionada acima são indicadas pelos mesmos números de referência e a explicação sobre as mesmas partes será adequadamente omitida.

[059] Na modalidade mencionada acima, como é mostrado na FIG. 3, os três filtros condensadores no lado esquerdo 82L e os três filtros condensadores no lado direito 82R são dispostos externos a uma área dos elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e uma área dos elementos de comutação bidirecionais 312, 314, e 316 respectivamente com relação à linha central CL. Entretanto, como se vê a partir das FIGs. 4A e 4B, os três filtros condensadores no lado esquerdo e os três filtros condensadores no lado direito podem ser dispostos entre uma área dos elementos de comutação bidirecionais no lado esquerdo 311, 313 e 315 e uma área dos elementos de comutação bidirecionais no lado direito 312, 314 e 316 com relação à linha central CL.

[060] Na modalidade mencionada acima, como é mostrado na FIG. 3, os seis elemen-tos de comutação bidirecionais 311 a 316 são assim dispostos de modo que os elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e os elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 são dispostos nos lados esquerdo e direito respectivamente com relação à linha central CL. Entretanto, como é mostrado na FIG. 5, os elementos de comutação bidirecio- nais 311, 313 e 315 e os elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 podem ser dispostos ao longo da linha central CL.

[061] Na modalidade mencionada acima, como é mostrado na FIG. 3, os seis elemen-tos de comutação bidirecionais 311 a 316 são assim dispostos de modo que os elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e os elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 são dispostos nos lados esquerdo e direito respectivamente com relação à linha central CL e os terminais de entrada e saída dos elementos de comutação bidirecionais no lado esquerdo e os terminais de entrada e saída dos elementos de comutação bidirecionais no lado direito são dispostos em simetria de linha com relação à linha central CL. Entretanto, como é mostrado na FIG. 6, um arranjo pode ser empregado no qual os elementos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e os elementos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 são dispostos nos lados esquerdo e direito com relação à linha central CL e os terminais de entrada e saída dos elementos de comutação bidirecionais no lado esquerdo e os terminais de entrada e saída dos elementos de comutação bidirecionais no lado direito são dispostos da mesma maneira. Nesse caso, as linhas de entrada R, S e T do sistema duplo são conectadas aos terminais de entrada dos elementos de comutação bidirecionais no lado esquerdo e direito, enquanto se estendem na mesma direção (na direção da esquerda para a direita no exemplo ilustrado).

[062] Na modalidade mencionada acima, como é mostrado na FIG. 3, os filtros con-densadores 821 a 826 são dispostos entre as fases, enquanto mantêm a relação um para um com os seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316. Entretanto, como é mostrado na FIG. 7, um arranjo pode ser empregado no qual os filtros condensadores 821 a 826 são dispostos entre as fases de tal maneira que vários (dois no exemplo ilustrado) dos filtros condensadores 821 a 826 são conectados a cada um dos seis elementos de comutação bidirecionais 311 a 316.

[063] Nesse caso, os filtros condensadores podem ser dispostos no centro do conversor de energia 3 como é mostrado na FIG. 8 ou externo ao conversor de energia 3 como é mostrado na FIG. 9.Como se entende a partir da FIG. 8, quando os filtros condensadores são dispostos no centro do conversor de energia 3, os espaços vazios são utilizados, de modo que o tamanho do conversor de energia 3 pode ser feito o menor possível.

[064] Os elementos de comutação bidirecionais mencionados acima 311, 313 e 315 correspondem aos primeiros elementos de comutação nas reivindicações, os elementos de comutação bidirecionais mencionados acima 312, 314 e 316 correspondem aos segundos elementos de comutação nas reivindicações, o conversor de energia mencionado acima 3 corresponde a um circuito conversor nas reivindicações, os filtros condensadores mencio-nados acima 821 a 826 e 831 a 836 correspondem aos condensadores nas reivindicações e as barras condutoras mencionadas acima 331 e 332 correspondem às linhas de saída nas reivindicações.

Claims

1. Conversor de energia (3) que converte diretamente energia AC polifásica em energia AC, o conversor de energia (3) CARACTERIZADO por compreender: um circuito conversor incluindo vários elementos de comutação (311- 316) que são conectados a cada fase da energia AC polifásica para possibilitar a comutação para habilitar a condução de corrente de forma bidirecional; e ao menos três condensadores (82) conectados ao circuito conversor, onde: os vários elementos de comutação (311-316) são dispostos de forma adjacente de tal maneira que os respectivos terminais de entrada dos vários elementos de comutação (311-316) formam uma linha e os respectivos terminais de saída dos vários elementos de comutação (311-316) formam outra linha; os três condensadores (82) são respectivamente colocados em ápices de um tri-ângulo em um plano que está em paralelo com uma superfície de montagem de parte na qual os elementos de comutação (311-316) são realmente montados; e dois dos três condensadores (82) são colocados de forma adjacente enquanto são dispostos ao longo da direção de arranjo dos terminais de entrada e saída e o restante um dos três condensadores (82) é disposto externo aos dois condensadores com relação à posição dos terminais de saída.

2. Conversor de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por cada um dos três condensadores (82) ser disposto entre as fases da energia AC polifásica que é aplicada na prática aos elementos de comutação (311-316), e os terminais de conexão externos de cada um dos dois condensadores são dispostos de modo que que fique entre os mesmos uma linha que conecta os vários terminais de entrada dispostos em uma linha.

3. Conversor de energia, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO por os terminais de conexão externos do condensador restante serem dispostos em uma linha que está em paralelo com a direção de arranjo dos terminais.

4. Conversor de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adi-cionalmente por compreender: três barras condutoras (333-335) que são dispostas lado a lado e se estendem para fora respectivamente a partir dos três elementos de comutação (311-315) dispostos lado a lado, onde o primeiro e o segundo condensadores (821, 822) dos três condensadores (82) são dispostos entre a barra central das três barras condutoras (333-335) e uma das duas barras externas das três barras condutoras e entre a barra central das três barras condutoras e a outra dentre as duas barras externas das três barras condutoras, e um terceiro condensador (823) dos três condensadores (82) é disposto entre as duasbarras externas das três barras condutoras (333-335), o terceiro condensador (823) écolocado externo ao primeiro e ao segundo condensador com relação à posição onde osterminais de saída são colocados.

5. Conversor de energia, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO poras três barras condutoras (333-335) serem posicionadas acima dos elementos de comutação(311-316) e o primeiro, segundo e terceiro condensadores (82) são posicionados acimadessas barras condutoras (333-335).

6. Conversor de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO porao menos uma parte do triângulo ser sobreposta com os elementos de comutação (311-316)quando vista em um plano.