BR112013030558B1

BR112013030558B1 - aparelho de conversão de energia

Info

Publication number: BR112013030558B1
Application number: BR112013030558-4A
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: 2020-12-08
Also published as: US9755535B2; EP2717455A1; BR112013030558A2; WO2012165099A1; JP2012253860A; MY165973A; EP2717455B1; MX2013013993A; EP2717455A4; JP5437314B2; CN103597727B; RU2556025C1; US20140085956A1; CN103597727A

Abstract

DISPOSITIVO DE CONVERSÃO DE ENERGIA Um aparelho de conversão de energia (3) para converter energia de CA polifásica diretamente em energia de CA. Um circuito de conversão inclui vários primeiros elementos de comutação (311 , 313, 315) e vários segundos elementos de comutação (312, 314, 316) que são conectados com as fases (R, S, T) da CA polifásica, e podem comutar o fluxo de corrente entre duas direções. O dispositivo de conversão de energia é também fornecido com vários capacitores (821°~826) conectados com o circuito de conversão acima mencionado. Pelo menos um dos ditos capacitores é fornecido entre cada par de fases da corrente de CA da corrente de CA polifásica em correspondência com os primeiros elementos de comutação e pelo menos um dos capacitores é fornecido entre cada par de fases da corrente de CA polifásica em correspondência com o segundos elementos de comutação. Isto torna possível reduzir uma distância de fiação entre os capacitores e os elementos de comutação.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de conversão de energia ou aparelho para converter energia de CA de frequência de utilidade ou frequência de energia comercial, diretamente em energia de CA desejada.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] É conhecido um conversor de matriz como um aparelho de conversão de energia para converter energia de CA direta e eficientemente com uma construção que exige um número menor de partes componentes e permitir a redução de tamanho do aparelho (Documento de Patente 1).

[003] No entanto, o percurso ou distância de fiação dos fios é longo para conectar em meios de comutação incluindo IGBT (Transistor Bipolar de Porta Isolada), no conversor de matriz acima mencionado de tecnologia anterior em que cada uma das fases (fase R, fase S, fase T) é fornecida com um dos condensadores de filtro formando um circuito de filtro, e os condensadores de filtro são instalados em uma caixa unitária.

LITERATURA DA TÉCNICA ANTERIOR

[004] Documento de Patente 1 : JP2006-333590 A

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo de conversão de energia ou aparelho para reduzir uma distância de fiação entre condensadores de filtro e meios de comutação.

[006] Um aparelho de conversão de energia de acordo com a presente invenção: o circuito de conversão incluindo vários primeiros dispositivos de comutação conectados, respectivamente, com fases da energia de CA polifásica, e configurado para permitir operação de comutação elétrica em ambas as direções, e vários segundos dispositivos de comutação conectados, respectivamente, com as fases da energia de CA polifásica, e configurados para permitir operação de comutação elétrica em ambas as direções; e vários condensadores conectados com o circuito de conversão, em que pelo menos um dos condensadores é fornecido, para cada um dos primeiros dispositivos de comutação e os segundos dispositivos de comutação, entre duas das fases da energia de AC polifásica correspondendo em cada um dos primeiros dispositivos de comutação e os segundos dispositivos de comutação.

[007] De acordo com a presente invenção, os condensadores de filtro podem ser co-locados perto dos dispositivos de comutação respectivos, de modo que é possível reduzir a distância de fiação entre os condensadores de filtro e os dispositivos de comutação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A Figura 1 é um diagrama de circuito elétrico mostrando um sistema de conversão de energia no qual uma modalidade da presente invenção é aplicada.

[009] A Figura 2A é uma vista plana mostrando um aparelho de conversão de energia de acordo com a modalidade da presente invenção, em um estado intermediário sob um processo de montagem.

[010] A Figura 2B é uma vista plana mostrando o aparelho de conversão de energia de acordo com a modalidade da presente invenção, em um estado intermediário sob um processo de montagem.

[011] A Figura 2C é uma vista plana mostrando o aparelho de conversão de energia de acordo com a modalidade da presente invenção, em um estado intermediário sob o processo de montagem.

[012] A Figura 2D é uma vista lateral mostrando o aparelho de conversão de energia de acordo com a modalidade da presente invenção, em um estado intermediário sob o processo de montagem.

[013] A Figura 3 é uma vista mostrando a disposição dos IGBTs e condensadores de filtro do parelho de conversão de energia mostrado na Figura 2, em uma vista plana e uma vista lateral.

[014] A Figura 4A é uma vista plana mostrando outra disposição dos IGBTs e os condensadores de filtro mostrados na Figura 3.

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

[016] A Figura 5 é uma vista mostrando ainda outra disposição dos IGBTs e conden-sadores de filtro mostrados na Figura 3, em uma vista plana.

[017] A Figura 6 é uma vista mostrando ainda outra disposição dos IGBTs e conden-sadores de filtro mostrados na Figura 3, em uma vista plana.

[018] A Figura 7 é um diagrama de circuito elétrico mostrando um sistema de conversão de energia no qual outra modalidade da presente invenção é aplicada.

[019] A Figura 8 é uma vista mostrando uma disposição dos IGBTs e condensadores de filtro mostrados na Figura 7, em uma vista plana e uma vista lateral.

[020] A Figura 9 é uma vista mostrando outra disposição dos IGBTs e condensadores de filtro mostrados na Figura 7, em uma vista plana e uma vista lateral.

MODO(S) PARA REALIZAR A INVENÇÃO Resumo do Sistema de Conversão de Energia 1

[021] Primeiro, a Figura 1 é usada para ilustrar o resumo de um sistema de conversão de energia no qual uma modalidade da presente invenção é aplicada. Um sistema de conversão de energia 1 deste exemplo é um sistema para converter energia de CA trifásica suprida de um suprimento de energia de CA trifásico ou fonte de energia 2, diretamente em energia de CA de fase única, com um aparelho de conversão de energia ou dispositivo 3 de acordo com a modalidade da presente invenção, para aumentar ou reduzir a energia de CA de fase única em uma voltagem apropriada com um transformador 4, e depois disto para converter a energia de CA em energia de CD com um retificador 5, e desse modo carregar uma bateria secundária 6. é ainda fornecido um circuito de estabilização 7.

[022] Um circuito de filtro 8 é fornecido, no sistema de conversão de energia 1 deste exemplo, para atenuar harmônicos maiores para supressão de ruído para cada fase de linhas de saída (fase R, fase D e fase T) para suprir a energia de CA trifásica do suprimento de energia de CA trifásica ou fonte 2. O circuito de filtro 8 deste exemplo inclui três reatores de filtro 81 conectados com as três fases R, S e T, respectivamente, e seis condensadores de filtro ou capacitores 82L, 82R conectados entre as três fases R, S, e T. Uma disposição dos condensadores de filtro 82L, 82R (mostrados nas Figuras 3-6, como condensadores de filtro 821~836) é explicado posteriormente.

[023] No sistema de conversão de energia deste exemplo, a energia de CA trifásica é suprida através do circuito de filtro 8, para o aparelho de conversão de energia 3, e convertido na energia de CA de fase única. O aparelho de conversão de energia 3 deste exemplo, inclui 6 dispositivos de comutação bidirecionais 31 dispostos em uma matriz que corresponde com as fases R, S, T. Daqui em diante, um numeral de referência 31 é usado, como um termo genérico, para indicar um dos dispositivos de comutação bidirecionais em geral, e os numerais de referência 311~316 são usados para indicar um específico dos seis dispositivos de comutação bidirecionais, como mostrado na Figura 1.

[024] Cada um dos dispositivos de comutação bidirecionais 31 deste exemplo é um modulo de IGBT incluindo um elemento de comutação semicondutor na forma de um IGBT (Transistor Bipolar de Porta Isolada), e um diodo de roda livre antiparalelo ou diodo de retorno combinado em uma conexão antiparalela. A construção de cada dispositivo de comutação bidirecional 31 não é limitada à construção mostrada na figura. Por exemplo, é opcional empregar uma construção que inclui dois elementos de IGBT de bloqueio reverso em conexão antiparalela.

[025] Um circuito de amortecimento 32 é fornecido para cada um dos dispositivos de comutação bidirecionais 31 para proteger o dispositivo de comutação bidirecional corres-pondente 31 a partir de oscilação de voltagem gerada com a operação de LIGA/DESLIGA do dispositivo de comutação bidirecional 31. O circuito de amortecimento 32 é conectado com o lado de entrada e o lado de saída do dispositivo de comutação bidirecional 31 e formado por uma combinação de um condensador ou capacitor de amortecimento e três diodos. Daqui em diante, um numeral de referência 32 é usado, como um termo genérico, para indicar um dos circuitos de amortecimento em geral, e os numerais de referência 321~326 são usados para indicar um dos seis circuitos de amortecimento, como mostrado na Figura 1.

[026] O circuito de controle de conversor de matriz 9 é fornecido, no sistema de con-versão de energia 1 deste exemplo, para controle de LIGA/DESLIGSA de cada um dos dispositivos de comutação bidirecional 31 do aparelho de conversão de energia 3. O circuito de controle de conversor de matriz 9 recebe, como entradas, um valor de uma voltagem suprida a partir de uma fonte de energia de CA trifásica 2, um valor de uma corrente de CD sendo correntemente emitido, e um valor de um comando de corrente alvo, controla o sinal da porta de cada um dos dispositivos de comutação bidirecional 31 de acordo com estas entradas, ajusta a energia de CA de fase única emitida para o transformador 4, e desse modo obtém a energia de CD que corresponde a um alvo.

[027] O transformador 4 aumenta ou diminui a voltagem de energia de CA de fase única obtida por conversão do aparelho de conversão de energia 3, para um valor predeterminado. O retificador 5 inclui quatro diodos de retificação e converte a energia de CA de fase única da voltagem ajustada em energia de CD. O circuito de estabilização 7 inclui uma bobina e um condensador ou capacitor e estabiliza a pulsação incluída na corrente CD obtida pela retificação, em uma condição mais próxima à corrente CD.

[028] O assim construído sistema de conversão de energia 1 deste exemplo converte a energia de CA trifásica suprida pelo suprimento de energia trifásica 2, diretamente na energia de CA de fase única com o aparelho de conversão de energia 2, e converte a energia de CA de fase única na energia de CD depois do ajuste em uma voltagem desejada. Assim, a bateria secundária 6 é carregada. O sistema de conversão de energia 1 é meramente um exemplo no qual é aplicado o aparelho de conversão de energia 32 de acordo com a presente invenção. A presente invenção não é limitada a este exemplo em que a presente invenção é aplicada no sistema de conversão de energia 1. a presente invenção é aplicável em outros sistemas de conversão de energia quando pelo menos uma da energia antes da conversão e a energia depois da conversão é uma energia de CA polifásica. Disposição de partes do Aparelho de Conversão de Energia 3

[029] As Figuras 2~6 são vistas para ilustrar a disposição espacial ou arranjo de partes que constituem o aparelho de conversão de energia 3 mostrado na Figura 1. Nestas figuras, os mesmos numerais de referência são usados para partes idênticas mostradas na Figura 1 para mostrar a correspondência nas figuras.

[030] A Figura 2 inclui as Figuras 2A~2D. A Figura 2A é uma vista plana mostrando um estado intermediário durante o processo de montagem, em que os seis dispositivos de comutação bidirecional 31 (também referidos como os módulos de IGBT) são montados em uma superfície superior de um dissipador de calor 10. A Figura 2B é uma vista plana mostrando um estado intermediário durante o processo de montagem, em que barras condutoras são montadas posteriormente, para conectar terminais dos dispositivos de comutação bidirecionais 31. A Figura 2C é uma vista plana mostrando um estado intermediário durante o processo de montagem, em que, dos três diodos formando o circuito amortecedor 32, e os condensadores de filtro 82 do circuito de filtro, os três condensadores de filtro do lado esquerdo são montados. A Figura 2D é uma vista lateral mostrando o estado intermediário durante o processo de montagem. Na medida em que as partes constituintes do aparelho de conversão de energia 3 deste exemplo são sobrepostas na vista plana, na explicação seguinte, são mostradas as partes principais mostradas em outro desenho.

[031] Como mostrado na Figura 2 e figura 3, cada dispositivo de comutação bidirecional 31 deste exemplo inclui um terminal de entrada, um terminal de saída e um terminal intermediário ou de ponto médio entre os dois IGBTs dispostos em par, e o terminal de entrada, terminal de saída e terminal intermediário são fornecidos no lado superior do pacote de módulo. Entre os seis dispositivos de comutação bidirecionais 311~316 mostrados na Figura 3, os terminais do lado esquerdo dos três dispositivos de comutação bidirecionais do lado esquerdo 311, 313, e 315, são terminais de entrada, os terminais do lado direito dos três dispositivos de comutação bidirecional do lado esquerdo 311, 313 e 315 são terminais de saída, e os terminais centrais dos três dispositivos de comutação bidirecionais do lado esquerdo 311, 313 e 315 são terminais intermediários. Entre os seis dispositivos de comutação bidirecionais 311~316 mostrados na Figura 3, os terminais do lado direito dos três dispositivos de comutação bidirecional do lado direito 312, 314 e 316 são terminais de entrada, os terminais do lado esquerdo dos três dispositivos de comutação bidirecional do lado direito 312, 34 e 316 são terminais de saída, e os terminais centrais dos três dispositivos de comutação bidirecional do lado direito 312, 314, e 316 são terminais intermediários. Os terminais de porta de dispositivos de comutação bidirecional 31 são fornecidos em outra parte do pacote de módulo e omitidos na figura.

[032] Como mostrado na Figura 2 e Figura 3, seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são fixados na superfície superior do dissipador de calor 10, por meios de fixação tais como parafusos. Como mostrado nestas figuras, os seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são dispostos em três pares: um primeiro par de dispositivos de comutação bidirecional 31 e 312 disposto, respectivamente, nos lados esquerdo e direito de uma linha central CL, um segundo par de dispositivos de comutação bidirecional 313 e 314 disposto, respectivamente, nos lados esquerdo e direito da linha central CL, e um terceiro par de dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316 disposto, respectivamente, nos lados esquerdo e direito da linha central CL. Em outras palavras, os dispositivos de comutação bidirecionais 311 e 312 são dispostos lado a lado, no lado esquerdo e direito da linha central CL, respectivamente, ao longo da direção de extensão em que os três terminais (terminal de entrada, terminal de saída e terminais intermediários) de cada dispositivo de comutação bidirecional 31 são estendidos ou dispostos; os dispositivos de comutação bidirecionais 313 e 3145 são dispostos lado a lado, no lado esquerdo e direito da linha central CL, respectivamente, ao longo da direção de extensão; e os dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316 são dispostos lado a lado, no lado esquerdo e direito da linha central CL, respectivamente, ao longo da direção de extensão. Daqui em diante, esta disposição é também expressa como “disposição de justaposição, ou paralela, com respeito á linha central CL ou linhas de saída P, N conectando os terminais de saída”. Esta disposição é diferente da disposição mostrada na Figura 5. Os dispositivos de comutação bidirecional em pares são dois dispositivos de comutação bidirecional conectados com a nessa uma das fases R, S, T da linha de entrada.

[033] Com esta disposição ou justaposição incluindo os dispositivos de comutação bidirecionais 311 e 312; 313 e 314; ou 315 e 316 de cada par dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL, é possível empregar uma disposição para estender as linhas de saída P e N (barras condutoras 331 e 332) em uma direção a uma distância mínima. Na medida em que a influência do componente L é aumentada por um aumento de fiação emitindo energia de CA de alta frequência, a disposição deste exemplo pode restringir a influência do componente L. Este efeito da disposição deste exemplo é mais vantajoso quando comparado com o exemplo mostrado na Figura 5. Assim, as linhas de saída P e N são quase retas até o transformador 4.

[034] Como mencionado acima, os terminais da extremidade direita dos dispositivos de comutação bidirecionais do lado esquerdo 31, 313, e 315 no lado esquerdo da linha central CL são todos terminais de saída, e os terminais da extremidade esquerda dos dispositivos de comutação bidirecional do lado esquerdo 311, 313 e 315 são todos terminais de entrada. Os terminais de extremidade esquerda dos dispositivos d comutação bidirecional do lado direito 312, 314 e 316 no lado direito da linha central CL são todos terminais de saída, e os terminais de extremidade direita dos dispositivos de comutação bidirecional do lado direito 312, 314 e 316 são todos terminais de entrada.

[035] Para os terminais de entrada nas extremidades esquerdas dos dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 no lado esquerdo da linha central CL, as linhas de entrada R, S e T de uma ramificação ramificando das linhas de entrada do suprimento d energia de CA trifásica 2 são conectadas em uma direção de entrada para a linha central CL. Para os terminais de entrada na extremidade direita dos dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 no lado direito doa linha central CL, as linhas de entrada R, S e T da outra ramificação ramificando das linhas de entrada do suprimento de energia de CA trifási- ca 2 são conectadas em uma direção interna para a linha central CL. A fase R é conectada nos terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311 e 312; a fase S é conectada nos terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 313 e 314; e a fase T é conectada nos terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316. as linhas de entrada R, S e T no lado esquerdo são estendidos e conectados na direção interna para a linha central CL, e as linhas de entrada R, S e T no lado direito são também estendidas e conectadas na direção interna para a linha central CL. Com esta disposição de conexão das linhas de entrada, é possível aumentar a distância na direção es- querda e direita, do dissipador de calor 10 quando comparado com a disposição no outro exemplo mostrado na Figura 6.

[036] Na configuração da Figura 1, as linhas de entrada R, S e T se estendendo do suprimento de energia de CA trifásico 2 para o aparelho de conversão de energia 3 se ramificam na posição entre os reatores de filtro 81 e os condensadores de filtro 82L e 82R. No entanto, é possível empregar uma configuração na qual as linhas de entrada R, S e T são divididas em duas ramificações no lado à montante dos reatores de filtro 81, e os reatores de filtro 81 são fornecidos para cada uma das ramificações das linhas de entrada R, S, e T.

[037] Uma barra condutora 331 formando uma linha de saída P do aparelho de con-versão de energia 3 é conectada com os terminais de saída de extremidade direita de dispositivos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 no lado esquerdo da linha central CL. Uma barra condutora 332 formando uma linha de saída N do aparelho de conversão de energia 3 é conectado com os terminais de saída de extremidade esquerda dos dispositivos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 no lado direito da linha central CL. As extremidades de avanço das barras condutoras 331 e 332 são conectadas com o transformador 4. Barras condutoras incluindo estas barras condutoras 331 e 332 e barras condutoras mencionadas aqui abaixo são feitas de condutor tal como cobre, superior na condutividade elétrica.

[038] Uma barra condutora 333 conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311 e 312 em pares e dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL. Uma barra condutora 334 conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 313 e 314 em pares e dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL. Uma barra condutora 335 conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316 em pares e dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL. No circuito equivalente mostrado na Figura 1, a fiação que corresponde com as barras condutoras são mostradas com os mesmos numerais de referência, respectivamente. Estas barras condutoras 333~335 não são essenciais para a função de aparelho de conversão de energia 3, e portanto, é opcional para omitir estas barras condutoras.

[039] Estas barras condutoras 333~335 são dispostas para interceptar as barras condutoras 331 e 332 formando as linhas de saída P e N como vista em uma vista plana. No entanto, como mostrado na vista lateral da Figura 3, as barras condutoras 333~335 conectando os terminais de entrada são formadas em uma posição mais alta que as barras condutoras 331 e 332 e desse modo dispostas para evitar a interferência entre a mesma com uma estrutura transversal de múltiplos níveis de passagem superior ou passagem inferior.

[040] Os condensadores de filtro 82L e 82R fornecidos entre duas das fases podem ser usados em comum empregando a disposição em que os dispositivos de comutação bidirecionais 311 e 322 dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central no primeiro par são conectados, os dispositivos de comutação bidirecionais 313 e 324 no segundo par são conectados, e os dispositivos de comutação bidirecional 315 e 3265 no terceiro par são conectados. Especificamente, o condensador de filtro 821 é fornecido entre as fases R e S no lado direito na Figura 3. a barra condutora 333 conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311 e 312 nos quais a fase R é introduzida, portanto, ruídos na fase R do suprimento de energia de CA trifásica 2 são removidos pela operação de filtragem cooperativa dos dois condensadores de filtro 821 e 824. Consequentemente, é possível reduzir a capacidade de um condensador de filtro e, portanto reduzir os tamanhos dos condensadores de filtro. O mesmo é aplicado na fase S e na fase T.

[041] O circuito de filtro neste exemplo inclui os seis condensadores de filtro 821~826 assim dispostos que três dos seis condensadores de filtro são conectados entre as linhas de entrada no lado esquerdo da linha central CL e os três restantes são conectados entre as linhas de entrada no lado direito da linha central CL, como mostrado na Figura 3. o condensador de filtro do lado esquerdo 821 é fornecido entre a fase S e a fase R que corresponde com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 311. Similarmente, o condensador de filtro do lado esquerdo 822 é fornecido entre a fase T e a fase S, que corresponde com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 313. O condensador de filtro do lado esquerdo 823 é fornecido entre a fase R e a fase T que corresponde com o terminal de entrada de dispositivo de comutação bidirecional 315. Similar- mente, o condensador de filtro de lado direito 824 é fornecido entre a fase S e a fase R que corresponde com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 313. O condensador de filtro do lado direito 825 é fornecido entre a fase T e a fase S, que corresponde com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 314. O condensador de filtro do lado direito 826 é fornecido entre a fase R e a fase T que corresponde com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 316.

[042] Com a disposição em que os seis condensadores de filtro 821~826 são dispostos de modo que três estão no lado esquerdo da linha central CL e os outros três condensadores de filtro estão no lado direito, para os seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 dispostos de modo que três estão no lado esquerdo da linha central CL e os outros três dispositivos de comutação estão no lado direito, é possível reduzir a distância ou comprimento de fio de conexão direcionando para cada um dos condensadores de filtro 821~826 e dispositivos de comutação bidirecional 311~316.

[043] Neste exemplo, os três esquerdos e os três direitos de condensadores de filtro 821~826 são dispostos nos lados externos da região em que os seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são formados, com respeito à linha central CL. Concretamente, como mostrado na Figura 2D, os três esquerdos e os três direitos dos condensadores de filtro 821~826 são fixados na parte superior das barras condutoras. Com a disposição em que os condensadores de filtro 821~826 são assim dispostos que os dispositivos de comutação bidirecionais, é possível minimizar o espaçamento entre os dispositivos de comutação bidirecional esquerdo e direito 31L e 31R na direção esquerda e direita. Portanto, é possível determinar a distância ou comprimento na direção esquerda e direita, do dissipador de calor 10 em um valor mínimo. Como um resultado, é possível reduzir o tamanho do dissipador de calor 10 quando comparado com a disposição em outro exemplo mostrado na Figura 4A.

[044] Os três esquerdos e os três direitos dos condensadores de filtro 821~826 são montados nos lados esquerdo e direito da linha central CL como mostrado na Figura 2, mos-trando a vista plana e a vista lateral de um aparelho real.

[045] Antecipadamente, a explicação é direcionada para a estrutura de conexão das barras condutoras. Como mostrado na Figura 2B, a barra condutora 331 forma a linha de saída P conectando os terminais de saída dos dispositivos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 e levando ao transformador 4. A barra condutora 332 forma a linha de saída N conectando os terminais de saída de dispositivos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 e levando ao transformador 4. A barra condutora 333 é uma barra condutora conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311 e 312, e incluindo uma primeira parte terminal que se estende para fora em uma direção para a esquerda além do terminal de entrada de dispositivo de comutação bidirecional 311 e que é conectado com uma barra condutora 336 para conectar o condensador de filtro 823, e uma segunda parte terminal que se estende para fora em uma direção para a direita além do terminal de entrada de dispositivo de comutação bidirecional 312 e que é conectado com uma barra condutora 337 para conectar o condensador de filtro 826 (conforme Figura 2C e Figura 3 para o estado de conexão de condensadores de filtro 823 e 826). As barras condutoras 336 e 337 conectadas com ambas as extremidades da barra condutora 33 são inclinadas com respeito a uma linha conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, que é uma linha se estendendo em uma direção para cima e para baixo como visto na Figura 2C.

[046] A barra condutora 334 é uma barra condutora conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 313 e 314, e incluindo uma primeira parte terminal que se estende para fora na direção para a esquerda além do terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 313 e que é conectado com uma barra condutora 338 para conectar os condensadores de filtro 821 e 822, e uma segunda parte terminal que se estende para fora na direção para a direita além do terminal de entrada do dispositivo de comutação de filtro 824 e 825 (conforme Figura 2C e Figura 3 para o estado de conexão de condensadores de filtro 821, 822, 824 e 825). As barras condutoras 338 e 339 conectadas com ambas as extremidades de barra condutora 334 se estendem ao longo da linha que conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315, que é a linha que se estende na direção para cima e para baixo quando vista em uma vista superior esquerda (Figura 2C) da Figura 2.

[047] A barra condutora 335 é uma barra condutora conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 315 e 316, e incluindo uma primeira parte terminal que se estende para fora na direção para a esquerda além do terminal de entrada do dispositivo d comutação bidirecional 315 e que é conectada com uma barra condutora 340 para conectar o condensador de filtro 823, e uma segunda parte terminal que se estende para fora na direção para a direita além do terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 316 e que é conectado a uma barra condutora 341 para conectar o condensador de filtro 826 e que é conectado com uma barra condutora 341 para conectar o condensador de filtro 826 (conforme a Figura 2C e a Figura 3 para o estado de conexão de condensadores de filtro 823 e 926). As barras condutoras 340 e 341 conectadas com ambas as extremidades da barra condutora 335 são inclinadas com respeito à linha conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315, que é a linha se estendendo na direção para cima e para baixo quando visto na Figura 2C.

[048] Como mostrado na Figura 2D, estas barras condutoras 334 e 335 são conectadas com os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311~316 através de varias barras condutoras 345 e 346, e dispostas em uma posição ou nível acima das barras condutoras 331 e 332 formando as linhas de saída P e N. Com esta disposição, as barras condutoras 333~335 e as barras condutoras 331 e 332 são separadas na altura ou direção vertical com uma folga predeterminada sem a interferência na , maneira de separação de grau ou cruzamento de múltiplos níveis.

[049] Como mostrado pelas linhas tracejadas na Figura 2C, os condensadores de filtro 821, 822 e 823 são dispostos no lado externo com respeito à linha central CL, e dispostos de modo que os centros dos condensadores de filtro 821, 822 e 823 estão localizados, respectivamente, nos ápices de um triangulo (de preferência um triângulo isósceles ou um triângulo equilátero ou regular) que é orientado de modo que um dos ápices é direcionado na direção externa. Com a disposição dos três condensadores de filtro 821, 822 e 823 localizados nos ápices do triângulo, é possível determinar os comprimentos de fiação entre os condensadores em distâncias mínimas, para reduzir o tamanho do aparelho de conversão de energia 3, e obter sincronismo entre os condensadores apropriadamente. Além do mais, com a disposição em que o triângulo é assim orientado que um dos ápices do triângulo é direcionado na direção externa, é possível aperfeiçoar o equilíbrio de fiação conectando nos condensadores e aumentar a distância para cada uma das barras condutoras 333, 334 e 335, quando comparada com a disposição em que um dos ápices do triângulo é direcionado na direção interna.

[050] O condensador de filtro 821 conectado entre a fase R e a fase S é montado na superfície superior de uma barra condutora 342. O condensador de filtro 822 conectado entre a fase S e a fase T é montado na superfície superior de uma barra condutora 343. Estas duas barras condutoras 342 e 343 são inclinadas com respeito a uma linha conectando os terminais de entrada dos dispositivos de comutação bidirecional 311, 3313, e 315, isto é, uma linha se estendendo na direção para cima e para baixo na Figura 2C. Além do mais, estas duas barras condutoras 342 e 343 são estendidas através da linha que conecta os terminais de entrada na direção para cima e para baixo na Figura 2C, e conectadas com as barras condutoras 333, 342 e 335. Os condensadores de filtro 824 e 825 no lado direito da linha central CL são dispostos simetricamente com respeito à linha central CL.

[051] Com a disposição em que as barras condutoras 342 e 343 são inclinadas com respeito à linha que conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, é possível fazer a distância de fiação igual à distância de fiação do condensador de filtro 823 conectado entre a fase R e a fase T, tanto quanto possível. Portanto, é possível obter sincronismo entre os condensadores de filtro 821, 822 e 823. Além disso, com a disposição em que as barras condutoras 342 e 343 são fornecidas através da linha que conecta os terminais d entrada de dispositivos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315, é possível reduzir as distâncias de conexão de condensadores de filtro 821 e 822 com barras condutoras 333, 334 e 335, e, portanto é possível reduzir o tamanho do aparelho de conversão de energia 3. Com a disposição em que cada um dos condensadores de filtro 821~826 está disposto na superfície superior das barras condutoras, isto é a disposição em que os dispositivos de comutação bidirecionais 311~316 são dispostos em um lado das barras condutoras, e os condensadores de filtro 821~826 estão no lado oposto das barras condutoras, a liberdade de desenho ou flexibilidade de disposição dos condensadores de filtro 821~826 é aumentada.

[052] O condensador de filtro 823 conectado entre a fase R e a fase T é montado na superfície superior de uma barra condutora 344 conectada entre as barras condutoras 336 e 340. Esta barra condutora 344 está disposta de modo que a barra condutora 344 é paralela à linha que conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315.

[053] A seguir, está a explicação em uma implementação exemplar de três diodos e um condensador amortecedor ou capacitor formando um dos circuitos amortecedores 32 mostrado na Figura 1. No caso do circuito amortecedor 321 do dispositivo de comutação bidirecional 311, por exemplo, como mostrado na Figura 1, um primeiro terminal do circuito amortecedor 321 é conectado com o terminal de entrada do dispositivo de comutação bidirecional 311, um segundo terminal de circuito amortecedor 321 é conectado com o terminal intermediário de dispositivo de comutação bidirecional 311, e um terceiro terminal é conectado com o terminal de saída do dispositivo de comutação bidirecional 311. Portanto, como mostrado nas Figuras 2C e 2D, os três diodos são fixados e conectados, respectivamente, com os suportes 351~356 que são feitos de condutor e conectados com os terminais intermediários dos dispositivos de comutação bidirecional 31L e 31R. A Figura 2D mostra somente o suporte 355.

[054] Neste exemplo, o sistema de conversão usa um condensador eletrolítico de tamanho relativamente grande para os condensadores amortecedores, e emprega um condensador amortecedor 327 comum aos seis circuitos amortecedores 321~326 (conforme Figura 3). As barras condutoras 347 e 348 para conectar este condensador amortecedor 327, e os três diodos são formados para estender entre as barras condutoras 332 e 332 formando a linhas de saída P e N, na mesma direção que as linhas de saída.

[055] Como mostrado na Figura 2D e Figura 3, as duas barras condutoras 347 e 348 conectadas com o condensador amortecedor 327 são fixadas em um nível maior que as barras condutoras 331 e 332 formando as linhas de saída P e N, e mais baixo que as barras condutoras 333, 334 e 335. Estas duas barras condutoras 347 e 348 são suportadas por dissipador de calor 10 ou uma base (não mostrada) diferente do dissipador de calor 10. É opcional fornecer revestimento isolamento nas superfícies das barras condutoras 347 e 348 para impedir curto-circuito com as barras condutoras 333, 334 e 335.

[056] Quanto à disposição da barra condutora 311 e 312 formando as linhas de saída P e N e as barras condutoras 347 e 348 que levam ao condensador amortecedor 327, a disposição das barras condutoras 347 e 348 entre as barras condutoras 311 e 312 torna possível reduzir as distâncias de fiação das linhas de saída P e N e as distâncias de fiação para o condensador amortecedor 327. Além disso, o ajuste das barras condutoras 347 e 348 na posição maior que a barra condutora 311 e 312 torna possível reduzir as distâncias dos diodos de circuitos amortecedores 321~326.

[057] De acordo com esta modalidade, é possível fornecer as seguintes vantagens: 1)Para os seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316, os três dispositivos estando em um dos lados esquerdo e direito da linha central CL, e os outros três dispositivos estando no outro lado, os seis condensadores de filtro0 821~826 são dispostos de modo que três dos seis condensadores de filtro estão dispostos no lado esquerdo da linha central CL para os três dispositivos no lado esquerdo, e os três condensadores de filtro restantes são dispostos no lado direito da linha central CL para os três dispositivos de comutação bidirecional direito. Portanto, é possível reduzir as distancias de percurso ou fiação dos condensadores de filtro 821~826 e os dispositivos de comutação bidirecional 311~316. 2)Neste exemplo, o par de dispositivos de comutação bidirecional 311 e 312, o par de dispositivos de comutação bidirecional 313 e 314, e o par de dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316 são dispostos de modo que os dois dispositivos de cada par são dispostos lado a lado nos lados esquerdo e direito da linha central CL, respectivamente. Esta disposição torna possível estender as linhas de saída P e N (barras condutoras 331 e 332) em uma direção. Portanto, a disposição deste exemplo pode restringir a influência do componente L ou indutância, embora um fio mais longo para emitir energia de CA de alta frequência seria suscetível à influência do componente L. 3)Neste exemplo, três dos condensadores de filtro 821~826 no lado esquerdo e os outros três condensadores de filtro no lado direito são dispostos nos lados externos da região, na qual os seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são fornecidos, com respeito à linha central CL de modo que a região dos dispositivos de comutação bidirecional está localizada entre os três condensadores de filtro no lado esquerdo e os outros três condensadores de filtro no lado direito. Portanto, é possível minimizar o espaçamento, na direção esquerda e direita, entre os dispositivos de comutação bidirecional do lado esquerdo 31L e os dispositivos de comutação do lado direito 31R. Consequentemente, é possível determinar a distância ou dimensão do dissipador de calor 10 na direção esquerda e direita a uma distância mínima, e, portanto o tamanho do dissipador de calor 10. 4)Neste exemplo, barras condutoras 333, 334 e 335 conectam os terminais de entrada dos dispositivos de comutação bidirecional 311 e 312 dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL em um par, os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 313 e 34 dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL em um par, e os terminais de entrada dos dispositivos de comutação bidirecional 315 e 316 dispostos nos lados esquerdo e direito da linha central CL em um par, respectivamente. Portanto, os condensadores de filtro 82L e 82R fornecidos entre as fases podem ser utilizados para uso comum. Consequentemente, é possível reduzir uma capacidade de cada condensador de filtro e, portanto reduzir o tamanho dos condensadores de filtro. 5)Neste exemplo, para os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 31L, as linhas de entrada do lado esquerdo R, S, e T são estendidas na direção interna para a linha central CL. Similarmente, para os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 31R, as linhas de entrada do lado direito R, S e T são estendidas na direção interna para a linha central CL. Portanto, é possível reduzir a distância ou dimensão do dissipador de calor 10n na direção esquerda e direita. 6)Neste exemplo, os condensadores de filtro 821~826 são dispostos no lado superior das barras condutoras. Em outras palavras, os dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são dispostos em um lado das barras condutoras, e os condensadores de filtro 821~826 são dispostos no outro lado das barras condutoras.Portanto, a liberdade de dese-nho de disposição de condensadores de filtro 821~826 é aumentada. 7)Neste exemplo, quanto à disposição de barras condutoras 311 e 312 formando linhas de saída P e N e barras condutoras 347 e 348 para o condensador amortecedor 327, as barras condutoras 347 e 348 são dispostas entre as barras condutoras 311 e 312. Portanto, é possível reduzir as distâncias incluindo as distâncias de linhas de saída P e N e a distância de fiação para condensadores amortecedores 327. 8)Neste exemplo, as barras condutoras 347 e 348 são dispostas na posição mais alta que as barras condutoras 311 e 312. Portanto, é possível reduzir as distâncias dos diodos dos circuitos amortecedores 321~326. 9)Neste exemplo, os três condensadores de filtro 821, 822 e 823 são posicionados nos ápices de um triângulo, respectivamente. Portanto, é possível minimizar as distâncias de fiação entre os condensadores, para reduzir o tamanho do aparelho de conversão de energia 3, e obter o sincronismo entre os condensadores. 10)Neste exemplo, os três condensadores posicionados de modo a formar um triângulo são dispostos de modo que um ápice do triângulo é direcionado na direção para fora. Portanto, é possível aperfeiçoar o equilíbrio de fiação conectada com os condensadores quando comparado com a disposição em que um ápice é direcionado na direção interna, e reduzir a distância em cada uma das barras condutores 333, 334, 335. 11)Neste exemplo, as barras condutoras 342 e 343 são inclinadas com respeito à linha conectando os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315. Portanto, é possível tornar a distância de fiação igual à distância de fiação do condensador de filtro 823 conectado entre a fase R e a fase T, tanto quanto possível.Portanto, é possível obter o sincronismo entre condensadores de filtro 821, 822 e 823. 12)Neste exemplo, as barras condutoras 342 e 343 são fornecidas através da linha que conecta os terminais de entrada de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315. Portanto, é possível reduzir as distâncias de conexão de condensadores de filtro 821 e 822 com barras condutoras 333, 334 e 335, e, portanto é possível reduzir o tamanho de aparelho de conversão de energia 3. Outras Modalidades

[058] De acordo com a presente invenção, variações e modificações são possíveis, além da modalidade precedente. A seguir está a explicação em exemplos de variação de acordo com a presente invenção. No entanto, não existe intenção de limitar a presente invenção à modalidade acima mencionada, e modalidades seguintes. Elementos usados na modalidade acima mencionada são fornecidos com os mesmos numerais de referência e explicação é omitida apropriadamente.

[059] Na modalidade acima mencionada, como mostrado na Figura 3, os três con-densadores de filtro do lado esquerdo 82L e os três condensadores de filtro do lado direito 82R são dispostos, respectivamente, nos lados externos de dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315, e no lado externo dos dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 com respeito á linha central CL como o centro. No entanto, como mostrado nas Figuras 4A e 4B, é possível colocar os três condensadores de filtro do lado esquerdo 82L e os três condensadores de filtro do lado direito 82R, entre os dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 no lado esquerdo da linha central CL e os dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 no lado direito da linha central CL.

[060] Além do mais, na modalidade acima mencionada, como mostrado na Figura 3, os dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 são dispostos no lado direito doa linha central CL, e os dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 são dispostos no lado direito da linha central CL. No entanto, é possível empregar uma disposição em que, como mostrado na Figura 5, os dispositivos de comutação bidirecionais 311, 313 e 315 e os dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 são dispostos ao longo da linha central CL.

[061] Na modalidade acima mencionada, como mostrado na Figura 3, os três dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 são dispostos no lado esquerdo da linha central CL, os três dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 são dispostos no lado direito da linha central, e os terminais de entrada e os terminais de saída destes seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 são dispostos simetricamente com respeito à linha central CL em uma maneira de simetria de linha ou simetria de reflexão. No entanto, como mostrado na Figura 6, é possível empregar uma disposição em que os três dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 são dispostos no lado esquerdo da linha central CL, os três dispositivos de comutação bidirecional 312, 314 e 316 são dispostos no lado direito da linha central, e os terminais de entrada e saída dos três dispositivos de comutação bidirecional do lado esquerdo 311, 313 e 315 e os terminais de entrada e saída dos dispositivos de comutação bidirecional do lado direito 311, 313 e 315 e os terminais de entrada e saída dos dispositivos de comutação bidirecional don lado direito 312, 314 e 316 são dispostos da mesma maneira. Neste caso, os dois conjuntos das linhas de entrada R, S e T são estendidos na mesma direção (na direção para a direita no exemplo ilustrado) e conectados com os terminais de entrada dos dispositivos de comutação bidirecional respectivo.

[062] Além do mais, na modalidade acima mencionada, como mostrado na Figura 3, os condensadores de filtro 821~826 são fornecidos entre das fases de modo que cada um dos seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 corresponde unicamente a um dos seis condensadores de filtro. No entanto, como mostrado na Figura 7, é possível empregar uma disposição em que condensadores de filtro 821~826 são fornecidos entre duas fases de modo que cada um dos seis dispositivos de comutação bidirecional 311~316 corresponde unicamente com vários condensadores de filtro (dois dos condensadores de filtro no exemplo ilustrado).

[063] Neste caso, os condensadores de filtro podem estar dispostos em uma região central do aparelho de conversão de energia 3 como mostrado na Figura 8, ou podem ser dispostos nos lados externos do aparelho de conversão de energia 3, como mostrado na Figura 9. No caso da disposição em que os condensadores de filtro são dispostos na região central do aparelho de conversão de energia 3 como mostrado na Figura 8, é possível utilizar o espaço livre e portanto restringir ou reduzir o tamanho do aparelho de conversão de energia 3 tanto quanto possível.

[064] Os dispositivos de comutação bidirecional 311, 313 e 315 correspondem com um primeiro dispositivo de comutação ou elemento nas reivindicações da presente invenção, e os dispositivos de comutação bidirecionais 312, 314 e 316 correspondem com um segundo dispositivo de comutação ou elemento nas reivindicações da presente invenção. O aparelho de conversão de energia 3 corresponde com um circuito de conversão nas reivindicações da presente invenção. Os condensadores de filtro 821~826, 831~836 correspondem aos condensadores nas reivindicações da presente invenção.As barras condutoras 331 e 332 correspondem com uma linha de saída das reivindicações da presente invenção.

Claims

1.Aparelho de conversão de energia para converter energia de CA polifásica diretamente em energia de CA, o aparelho de conversão de energia CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um circuito de conversão incluindo uma pluralidade de primeiros dispositivos de co-mutação (311, 313, 315) conectados, respectivamente, com fases (R, S, T) da energia de CA polifásica, e configurado para permitir operação de comutação elétrica em ambas as direções, e uma pluralidade de segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) conectados, respectivamente, com as fases (R, S, T) da energia de CA polifásica, e configurados para permitir operação de comutação elétrica em ambas as direções; e uma pluralidade de condensadores (821, 822, 823, 824, 825, 826) conectados com o circuito de conversão, pelo menos um dos condensadores sendo fornecido, para cada um dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316), entre duas das fases da energia de CA polifásica correspondendo a cada um dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316); em que uma pluralidade de barras condutoras do lado de entrada correspondendo, respectivamente, com as fases da energia de CA polifásica são dispostas lado a lado, uma com a outra; cada uma das barras condutoras conecta os terminais de entrada de um dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e um dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) correspondendo com uma das fases, um com o outro; e pelo menos um dos condensadores (821, 822, 823) é disposto em uma primeira parte de cada uma das barras condutoras, perto dos terminais de entrada dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315), entre duas das fases da energia de CA polifásica, e pelo menos um dos condensadores (824, 825, 826) é disposto em uma segunda parte de cada uma das barras condutoras, perto dos terminais de entrada dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316), entre duas das fases da energia de CA polifásica.

2.Aparelho de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e os segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) são dispostos, como uma disposição espacial, lado a lado com uma linha de saída do circuito de conversão em uma forma de uma disposição paralela.

3.Aparelho de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os terminais de saída de um dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e um dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) correspondendo a uma das fases são dispostos lado a lado em um par, e em que os condensadores (821, 822, 823, 824, 825, 826) são dispostos, como uma disposição espacial, em um lado externo dos terminais de saída dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e os segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) dispostos em um par.

4.Aparelho de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os terminais de saída de um dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e um dos segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) correspondendo a uma das fases são dispostos lado a lado em um par, e em que os condensadores (821, 822, 823, 824, 825, 826) estão dispostos, como uma disposição espacial, em um lado externo dos terminais de saída dos primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e os segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316) dispostos em um par.

5. Aparelho de conversão de energia de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os condensadores (821, 822, 823) conectados com os primeiros dispositivos de comutação (311, 313, 315) e os condensadores (824, 825, 826) conectados com os segundos dispositivos de comutação (312, 314, 316), são conectados um no outro.