BR112017011713B1 - Dispositivo de conversão de energia - Google Patents

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Abstract

resumo ?dispositivo de conversão de energia? a presente invenção refere-se e um dispositivo de conversão de energia no qual o efeito de ruído de comutação gerado quando os circuitos de acionamento acionam os elementos de comutação pode ser reduzido. o dispositivo de conversão de energia é montado com um circuito de controle (cnt), os circuitos de acionamento (dr1-dr6) para acionar elementos de comutação em resposta a sinais de controle a partir do circuito de controle (cnt), e os circuitos de fornecimento de energia (p1-p6) para fornecer energia aos circuitos de acionamento (dr1-dr6) em um substrato (11). o dispositivo de conversão de energia é caracterizado pelo fato de que as regiões de fiação e de colocação de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (up, un, vp, vn, wp, wn) de um sistema de alta tensão no qual os circuitos de acionamento (dr1-dr6) e os circuitos de fornecimento de energia (p1-p6) são dispostos no substrato (11) são proporcionados para os respectivos elementos de comutação com regiões de isolamento (ar11-ar16) dispostas entre as regiões de fiação e de colocação de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia e o circuito de controle (cnt) de um sistema de baixa tensão; um espaço l é formado entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia; e então transformadores de fornecimento de energia (t1-t6) para transformar a voltagem fornecida a partir do circuito de controle (cnt) são proporcionados para os respectivos circuitos de fornecimento de energia (p1-p6) entre as regiões de isolamento (ar11-ar16).

Description

Campo Técnico
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de conversão de energia.
Antecedentes da Técnica
[002] Convencionalmente, um dispositivo de conversão de energia que tem o objetivo de reduzir o tamanho e a indutância é conhecido (por exemplo, com referência ao Documento de Patente 1).
[003] A referida técnica anterior é estruturada de modo que um transformador de fornecimento de energia é disposto em um substrato entre um módulo semicondutor as um circuito de acionamento que aciona elementos de comutação de um braço superior e um módulo semicondutor como um circuito de acionamento de um braço inferior.
[004] Portanto, se torna possível se encurtar a distância de transição de energia de controle entre o transformador de fornecimento de energia e os módulos semicondutores. Se torna desse modo possível se reduzir a variação na tensão de fornecimento de energia de controle que é fornecida a cada módulo semicondutor, e se reduzir a tensão da onda de comutação que é induzida na indutância do fio.
Documentos da Técnica Anterior Documento de Patentes Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonesa Mantida Aberta No. 2008-118815 Sumário da invenção Problema a ser resolvido pela presente invenção
[005] Entretanto, a técnica anterior descrita acima é estruturada de modo que um transformador de fornecimento de energia que realiza o fornecimento de energia a ambos os braços é disposto entre o módulo semicondutor do braço supe rior (circuito de acionamento) e o módulo semicondutor do braço inferior (circuito de acionamento).
[006] Consequentemente, o intervalo entre os circuitos de acionamento no substrato pode apenas ser separado por uma distância equivalente a dimensão do transformador de fornecimento de energia, que levou a um aumento no ruído de comutação que é induzido quando acionando a comutação do módulo semicondutor.
[007] Em vista dos problemas acima descritos, um objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de conversão de energia que é capaz de reduzir o efeito de ruído de comutação que é gerado quando os circuitos de acionamento acionam os elementos de comutação.
Meios de Alcançar o Objetivo
[008] De modo a alcançar o objetivo descrito acima, a presente invenção é um dispositivo de conversão de energia, no qual um circuito de controle que emite sinais de controle para fazer com que cada elemento de comutação de um meio de comutação realize uma operação de comutação para comutar entre um estado energizado e um estado de corte, um circuito de acionamento que é proporcionado eletricamente isolado a partir de seu circuito de controle e aciona os elementos de comutação quando recebe os sinais de controle a partir do circuito de controle, e um circuito de fornecimento de energia que é proporcionado isolado a partir do circuito de controle e fornece energia ao circuito de acionamento, são montados em um substrato, em que as regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia de a sistema de alta tensão, no qual os circuitos de acionamento e os circuitos de fornecimento de energia são dispostos no substrato, são proporcionados para os respectivos elementos de comutação com regiões de isolamento dispostas entre o circuito de controle de um sistema de baixa tensão, e após um predeterminado espaço ser formado entre pares de regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia respectivamente conectado ao par de elementos de comu- tação, transformadores de fornecimento de energia para transformar a tensão fornecida a partir do circuito de controle a uma tensão de acionamento são proporcionados através das regiões de isolamento para os respectivos circuitos de fornecimento de energia.
Efeitos da presente invenção
[009] No dispositivo de conversão de energia da presente invenção, um transformador de fornecimento de energia é proporcionado para cada um dos circuitos de fornecimento de energia, e um predeterminado espaço é formado entre os circuitos de acionamento sem ser restrito pelo transformador de fornecimento de energia. Assim sendo, comparado a quando o espaço entre os circuitos de acionamento é restrito pelo transformador de fornecimento de energia, é possível se espalhar o espaço entre os circuitos de acionamento para desse modo suprimir o ruído de comutação que é induzido quando se aciona os elementos de comutação.
Breve Descrição dos Desenhos
[010] A figura 1 é um diagrama de circuito que ilustra a configuração do circuito do dispositivo de conversão de energia de acordo com a primeira modalidade.
[011] A figura 2 é uma vista plana que ilustra um substrato no qual são montados os circuitos de acionamento, os circuitos de fornecimento de energia, e os circuitos de controle no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[012] A figura 3 é uma vista da superfície de fundo que ilustra um módulo de energia equipado com uma unidade de comutação no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[013] A figura 4A é uma vista plana que ilustra o arranjo do transformador de fornecimento de energia, etc., na camada L1 de um substrato estruturado de múltiplas camadas usado no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[014] A figura 4B é uma vista plana que ilustra o arranjo da região de circui- to de acionamento/circuito de fornecimento de energia, a região de arranjo e fiação do circuito de controle, e a região de isolamento na camada L1 do substrato estruturado de múltiplas camadas usado no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[015] A figura 4C é uma vista plana que ilustra o arranjo da região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia, a região de arranjo e fiação do circuito de controle, e a região de isolamento na camada L2 do substrato estruturado de múltiplas camadas usado no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[016] A figura 4D é uma vista plana que ilustra o arranjo da região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia, a região de arranjo e fiação do circuito de controle, e a região de isolamento na camada L3 do substrato estruturado de múltiplas camadas usado no dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade.
[017] A figura 5 é uma vista plana que ilustra um substrato no qual são montados os circuitos de acionamento, os circuitos de fornecimento de energia, e os circuitos de controle no dispositivo de conversão de energia da segunda modalidade.
[018] A figura 6 é uma vista da superfície de fundo que ilustra um módulo de energia equipado com uma unidade de comutação no dispositivo de conversão de energia da terceira modalidade.
[019] A figura 7 é uma vista plana que ilustra um substrato no qual são montados os circuitos de acionamento, os circuitos de fornecimento de energia, e os circuitos de controle no dispositivo de conversão de energia da terceira modalidade.
Modalidades para Realizar a Invenção
[020] Modalidades preferidas para realizar o dispositivo de conversão de energia da presente invenção são descritas abaixo com base nas modalidades ilustradas nos desenhos.
(Modalidade 1)
[021] Primeiro, a configuração do dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade será descrita.
[022] A figura 1 é um diagrama de circuito que ilustra a configuração do circuito do dispositivo de conversão de energia A da primeira modalidade; o referido dispositivo de conversão de energia A converte energia CC que é fornecida a partir de uma fonte de energia CC 2 em energia CA trifásica e fornece a energia a uma máquina elétrica giratória M de modo a controlar o acionamento da máquina elétrica giratória M.
[023] O referido dispositivo de conversão de energia A compreende unidades de comutação SW1, SW2, SW3 como o meio de comutação para cada uma das fases de fase-U, fase-V e fase-W. Cada uma das referidas unidades de comutação SW1, SW2, SW3 bem conhecidas compreende elementos de comutação de braço superior Q1, Q3, Q5 e elementos de comutação de braço inferior Q2, Q4, Q6. Então, células de retificação D1-D6 são respectivamente proporcionadas aos elementos de comutação Q1-Q6 em paralelo.
[024] Adicionalmente, a fonte de energia CC 2 e um capacitor de suaviza- ção 3 na medida em que o meio de armazenamento de energia é conectado a cada um dos elementos de comutação Q1-Q6 em paralelo. Ademais, um comutador de relé 4 para controlar o valor de tensão pela ativação da comutação é proporcionado entre a fonte de energia CC 2 e o capacitor de suavização 3.
[025] As voltagens que são emitidas a cada fase da máquina elétrica giratória M são geradas pelas referidas unidades de comutação SW1, SW2, SW3, e ademais, a necessária tensão é fornecida para a máquina elétrica giratória M por conectar de modo seletivo as referidas voltagens e variar a proporção dos tempos de conexão da mesma.
[026] Os circuitos de acionamento DR1-DR6 para acionar os elementos de comutação Q1-Q6 são respectivamente conectados aos elementos de comutação Q1-Q6. Adicionalmente, os circuitos de fornecimento de energia P1-P6 para fornecer energia são respectivamente conectados aos circuitos de acionamento DR1-DR6. Então, um circuito de controle CNT que envia sinais de controle para acionar os refe-ridos circuitos de acionamento DR1-DR6 é conectado aos circuitos de acionamento DR1-DR6.
[027] Embora o circuito de controle CNT seja um assim chamado circuito de sistema de baixa tensão, os circuitos de acionamento DR1-DR6 e os circuitos de fornecimento de energia P1-P6 são circuitos de sistema de alta tensão que emitem energia elétrica de alto potencial que é gerada pelos transformadores de fornecimento de energia T1-T6, descritos abaixo, para a máquina elétrica giratória M.
[028] O dispositivo de conversão de energia A ilustrado na figura 1 é montado no substrato 11 ilustrado na figura 2 e o módulo de energia 12 ilustrado na figura 3.
[029] O substrato 11 ilustrado na figura 2 é uma placa de circuito impresso, e cada um dos circuitos de acionamento DR1-DR6, os circuitos de fornecimento de energia P1-P6, e o circuito de controle CNT é montado no mesmo.
[030] Os respectivos elementos de comutação Q1-Q6 que configuram as respectivas unidades de comutação SW1, SW2, SW3 (com referência à figura 2) são montados no módulo de energia 12 ilustrado na figura 3. Então, os circuitos de acionamento DR1-DR6 do substrato 11 e cada um dos elementos de comutação Q1-Q6 das unidades de comutação SW1, SW2, SW3 do módulo de energia 12 são conectados por meio de as partes de conexão CN1-CN6, ilustradas na figura 2 e na figura 3.
[031] Ou seja, o módulo de energia 12 é proporcionado respectivamente com pares de regiões de montagem de elemento de comutação 121a, 121b, regiões de montagem de elemento de comutação 122a, 122b, e regiões de montagem de elemento de comutação 123a, 123b.
[032] Os elementos de comutação Q1, Q2 (com referência à figura 1) que configuram a unidade de comutação de fase-U SW1, e os comutadores D1, D2 (com referência à figura 1) são montados nas regiões de montagem de elemento de comutação 121a, 121b. Os elementos de comutação Q3, Q4 (com referência à figura 1) que configuram a unidade de comutação de fase-V SW2, e os comutadores D3, D4 (com referência à figura 1) são montados nas regiões de montagem de elemento de comutação 122a, 122b. Os elementos de comutação Q5, Q6 (com referência à figura 1) que configuram a unidade de comutação de fase-W SW3, e os comutado-res D5, D6 (com referência à figura 1) são montados nas regiões de montagem de elemento de comutação 123a, 123b.
[033] Ou seja, os pares dos elementos de comutação Qn e os comutadores Dn são montados em cada das regiões de montagem de elemento de comutação 121a, 121b, 122a, 122b, 123a, 123b, como ilustrado na figura 3. Adicionalmente, os terminais ilustrados em SG1-SG3 dos comutadores Dn e os elementos de comutação Qn ilustrados na figura 3 são conectados aos terminais de conexão SG1-SG3 de cada uma das partes de conexão CN1-CN6.
[034] Em seguida, o substrato 11 ilustrado na figura 2 será descrito.
[035] O substrato 11 é produzido por proporcionar um circuito elétrico a um material de placa conhecido, principalmente produzido de uma resina de isolamento, e é proporcionado com regiões de arranjo e de fiação de circuito de acionamento do lado do braço superior/circuito de fornecimento de energia UP, VP, WP e regiões de arranjo e de fiação de circuito de acionamento do lado do braço inferior/circuito de fornecimento de energia UN, VN, WN.
[036] Um primeiro circuito de acionamento DR1, circuito de fornecimento de energia P1, e a fiação dos mesmos são montados na primeira região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP. Um segundo circuito de acio- namento DR2, circuito de fornecimento de energia P2, e a fiação dos mesmos são montados na segunda região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UN. Um terceiro circuito de acionamento DR3, circuito de fornecimento de energia P3, e a fiação dos mesmos são montados na terceira região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia VP. Um quarto circuito de acionamento DR4, circuito de fornecimento de energia P4, e a fiação dos mesmos são montados na quarta região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia VN. Um quinto circuito de acionamento DR5, circuito de fornecimento de energia P5, e a fiação dos mesmos são montados na quinta região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia WP. Um sexto circuito de acionamento DR6, circuito de fornecimento de energia P6, e a fiação dos mesmos são montados na sexta região de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia WN.
[037] Então, os respectivos circuitos de acionamento DR1-DR6 das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN são conectados aos respectivos elementos de comutação Q1-Q6 e elementos de retificação D1-D6 por meio dos respectivos terminais de conexão SG1-SG3 das respectivas partes de conexão CN1-CN6. As mesmas partes de conexão CN1-CN6 ilustradas na figura 2 e na figura 3 são ilustradas em cada desenho, e o substrato 11 e o módulo de energia 12 são dispostos se sobrepondo verticalmente em uma posição onde as partes de conexão CN1-CN6 ilustradas são respectivamente correspondidas.
[038] Os perímetros externos das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN são respectivamente circundados por regiões de isolamento AR11-AR16 que são isolados a partir da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 de um sistema de baixa tensão no lado de circuito de controle CNT, como ilustrado na figura 2. As regiões de isolamento AR11-AR16 são regiões nas quais nenhuma configuração elétrica é proporcionada, e a necessária distância de isolamento é formada entre a região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1, descrito abaixo, que tem o circuito de controle CNT e a fiação dos mesmos.
[039] A região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 é a região na qual o circuito de controle CNT e a fiação dos mesmos são arranjados em um modo distribuído. A fiação acima refere-se à fiação que conecta o circuito de controle CNT com os circuitos de acionamento DR1-DR6 assim como com os circuitos de fornecimento de energia P1-P6.
[040] A região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 é disposta na região no substrato 11 circundados pelas regiões de isolamento AR11-AR16 que circundam as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN, e a região de isolamento AR17 que circunda o perímetro externo do substrato 11.
[041] Ou seja, a região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 é proporcionada com uma região de fiação longitudinal CA11 que corta através do substrato 11 longitudinalmente, e regiões de fiação transversal CA12, CA13, CA14 que cortam através da referida região de fiação longitudinal CA11 transversalmente.
[042] A região de fiação longitudinal CA11 é proporcionada entre as regiões de isolamento do lado de braço superior AR11, AR13, AR15 e as regiões de isolamento do lado de braço inferior AR12, AR14, AR16 entre todo o comprimento do substrato 11 na direção longitudinal. Portanto, pares das regiões de arranjo e de fiação de circuito de acionamento do lado do braço superior/circuito de fornecimento de energia UP, VP, WP e regiões de arranjo e de fiação de circuito de acionamento do lado do braço inferior/circuito de fornecimento de energia UN, VN, WN são separados na direção da largura por um espaço L, pela referida região de fiação longitudinal CA11 e as regiões de isolamento AR11-AR16. O referido espaço L, descrito abaixo, é a dimensão pela qual os pares dos circuitos de acionamento em fase DR1 e DR2, DR3 e DR4, e DR5 e DR6, não são mutuamente submetidos a maior do que ou igual a uma predeterminada quantidade dos efeitos de ruído de comutação.
[043] A região de fiação transversal CA12 é proporcionada entre as regiões de isolamento AR11, AR12 que circunda as regiões de fiação de fase-U e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, e regiões de isolamento AR13, AR14 que circunda as regiões de fiação de fase-V e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia VP, VN entre toda a largura do substrato 11 na direção da largura (direção lateral na figura 2).
[044] A região de fiação transversal CA13 é proporcionada entre as regiões de isolamento AR13, AR14 que circundam as regiões de fiação de fase -V e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia VP, VN, e as regiões de isolamento AR15, AR16 que circundam as regiões de fiação de fase-W e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia WP, WN entre toda a largura do substrato 11 na direção da largura (direção lateral na figura 2).
[045] A região de fiação transversal CA14 é proporcionada entre as regiões de isolamento AR15, AR16 que circundam as regiões de fiação de fase-W e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia WP, WN, e a região de isolamento AR17 no perímetro externo do substrato 11 através de toda a largura do substrato 11 na direção da largura (direção lateral na figura 2).
[046] Transformadores de fornecimento de energia T1-T6 e circuitos de comutação IC1-IC6 são respectivamente proporcionados às regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN através das regiões de isolamento AR11-AR16.
[047] Os transformadores de fornecimento de energia T1-T6 reforçam a tensão fornecida de um sistema de baixa tensão fornecida a partir do circuito de con- trole CNT a uma tensão de acionamento de um sistema de alta tensão, e fornece o mesmo aos circuitos de fornecimento de energia P1-P6. Então, a referida tensão de acionamento do sistema de alta tensão é fornecida para as respectivas unidades de comutação SW1 -SW3 por meio de circuitos de acionamento DR1-DR6.
[048] Adicionalmente, os circuitos de comutação IC1-IC6 convertem os sinais de controle de comutação de um sistema de baixa tensão a partir do circuito de controle CNT para a comutação dos sinais de um sistema de alta tensão que aciona os respectivos circuitos de acionamento DR1-DR6.
[049] Em seguida será adicionada uma descrição de configuração específica da configuração do circuito do substrato acima descrita 11.
[050] O substrato 11 é proporcionado com uma estrutura de fiação em três camadas. A referida estrutura em camadas será descrita com base nas Figura 4A, Figura 4B, Figura 4C, e Figura 4D.
[051] O substrato 11 é proporcionado com uma camada L1 111 ilustrada na figura 4A e na Figura 4B, uma camada L2 112 ilustrada na figura 4C, e uma camada L3 113 ilustrada na figura 4D.
[052] A camada L1 111 é proporcionada com porções de fiação de alta tensão aA1 dispostas nas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN (com referência à figura 2), e porções de fiação de baixa tensão aA2 dispostas na região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 (com referência à figura 2), como ilustrado na figura 4B. Então, uma seção aA3 que configura as regiões de isolamento acima descritas AR11-AR16 é ajustada entre a porção de fiação de alta tensão aA1 e a porção de fiação de baixa tensão aA2.
[053] Adicionalmente, os respectivos transformadores de fornecimento de energia T1-T6 e os circuitos de comutação IC1-IC6 são montados na camada L1 111 através da seção aA3, conectada à porção de fiação de alta tensão aA1 e à porção de fiação de baixa tensão aA2, como ilustrado na figura 4A. Adicionalmente, os componentes eletrônicos que configuram uma parte do circuito de controle CNT são montados na camada L1 111, conectados à porção de fiação de baixa tensão aA2 em uma posição que se sobrepõe com a porção de fiação de baixa tensão aA2, como ilustrado. Adicionalmente, os componentes eletrônicos que configuram os circuitos de acionamento DR1-DR6 e os circuitos de fornecimento de energia P1-P6 são montados na camada L1 111, conectados à porção de fiação de alta tensão aA1 em uma posição que se sobrepõe com a porção de fiação de alta tensão aA1.
[054] A camada L2 112 é proporcionada com as porções de fiação de alta tensão bA1 dispostas nas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN (com referência à figura 2), e as porções de fiação de baixa tensão bA2 dispostas na região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 (com referência à figura 2). Então, uma seção bA3 que configura as regiões de isolamento AR11-AR16 é ajustada entre a porção de fiação de alta tensão bA1 e a porção de fiação de baixa tensão bA2.
[055] De modo similar, a camada L3 113 é proporcionada com as porções de fiação de alta tensão cA1 dispostas nas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN (com referência à figura 2) e as porções de fiação de baixa tensão cA2 dispostas na região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 (com referência à figura 2). Então, uma seção cA3 que configura as regiões de isolamento AR11-AR16 é ajustada entre a porção de fiação de alta tensão cA1 e a porção de fiação de baixa tensão cA2.
(Efeitos da primeira modalidade)
[056] Em seguida, o efeito da primeira modalidade será descrito.
[057] Quando os circuitos de acionamento DR1-DR6 realizam o acionamento da comutação, o ruído de comutação é induzido. Em particular, em circuitos de acionamento que estão em fase no lado do braço superior e no lado do braço inferi or, por exemplo, o circuito de acionamento DR1 e o circuito de acionamento DR2 na fase-U, se a distância entre os dois é curta, o referido ruído de comutação será aumentado.
[058] Consequentemente, se a distância entre os circuitos de acionamento do lado do braço superior e do lado do braço inferior não pode garantir um espaço suficiente entre os dois, sendo restrito pela largura do transformador de fornecimento de energia, o ruído de comutação que é induzido pelo acionamento da comutação dos dois circuitos de acionamento afetará um ao outro, como foi o caso no Documento de Patente 1.
[059] De modo diferente, na presente primeira modalidade, os transformadores de fornecimento de energia T1-T6 são respectivamente proporcionados aos circuitos de acionamento DR1-DR6. Assim sendo, a distância entre os circuitos de acionamento do lado de braço superior DR1, DR3, DR5 e os circuitos de acionamento do lado de braço inferior DR2, DR4, DR6 não é restrita pela largura dos transformadores de fornecimento de energia T1-T6, e é possível se amplamente garantir um espaço L entre os dois. Assim sendo, o espaço L entre os circuitos de acionamento do lado de braço superior DR1, DR3, DR5 e os circuitos de acionamento do lado de braço inferior DR2, DR4, DR6 é mais amplamente formado do que a dimensão da largura, que é restrita pelos transformadores de fornecimento de energia T1-T6.
[060] Portanto, na presente primeira modalidade, é possível se minimizar o efeito de ruído de comutação que é induzido pelo acionamento de comutação de um braço diferente de si mesmo, comparado a quando o referido espaço L é restrito pelos transformadores de fornecimento de energia T1-T6.
[061] Ademais, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente a cada braço, a distância entre a fiação de saída dos circuitos de fornecimento de energia P1-P6 e os respectivos circuitos de acionamento DR1-DR6 pode ser encurtada.
[062] Aqui se torna possível se reduzir o tamanho das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP-WN e se miniaturizar o substrato 11.
[063] Adicionalmente, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente de cada braço, a flexibilidade em arranjar os circuitos de acionamento DR1-DR6 é aumentada, e é possível se encurtar a fiação de fornecimento de energia a partir dos circuitos de acionamento DR1-DR6 para os respectivos elementos de comutação Q1-Q6. Portanto, é possível se alcançar uma redução em indutância e a redução em ruído de comutação por encurtar a fiação de fornecimento de energia para os respectivos elementos de comutação Q1-Q6, adicionalmente para encurtar a fiação de fornecimento de energia a partir dos circuitos de fornecimento de energia P1-P6 aos circuitos de acionamento DR1-DR6 descritos acima.
[064] Ou seja, se as posições dos circuitos de fornecimento de energia P1- P6 são restritas pela dimensão do transformador de fornecimento de energia enquanto as posições dos circuitos de acionamento DR1-DR6 são reguladas para as posições das partes de conexão CN1-CN6 como no Documento de Patente 1, a distância entre as duas se torna mais distante do que aquela da primeira modalidade. Nesse caso, o substrato 11 é aumentado em tamanho, e o comprimento da fiação de fornecimento de energia é aumentado, o que aumenta a indutância e o ruído de comutação. A presente primeira modalidade é capaz de suprimir o referido problema.
[065] Adicionalmente, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente de cada braço, a variação no grau de acoplamento do fio de enrolamento é suprimida, e é possível se alcançar um aumento na precisão de uma saída de energia, comparado a quando um transformador com múltiplas saídas é usado.
[066] Ademais, adicionalmente às regiões de isolamento AR11-AR16, a re- gião de fiação longitudinal CA11 da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 foi disposta entre a porção de espaço L entre os circuitos de acionamento do lado de braço superior DR1, DR3, DR5 e os circuitos de acionamento do lado de braço inferior DR2, DR4, DR6.
[067] Desse modo se torna possível se dispor a região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 em um modo distribuído através de todo o substrato 11, para desse modo reduzir o tamanho do substrato 11 comparado àqueles nos quais a região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 é concentrada em um local. Ou seja, se a largura da região que corresponde à região de fiação longitudinal CA11 da primeira modalidade é restrita pela largura do transformador de fornecimento de energia, como no Documento de Patente 1, aumenta a necessidade de aumentar a área da porção correspondente à região de fiação transversal CA14, de modo a dispor o circuito de controle CNT e a fiação dos mesmos. Adicionalmente, nesse caso, uma vez que as distâncias da fiação com relação aos circuitos de acionamento DR1- DR6 serão aumentadas na porção que corresponde à região de fiação transversal CA14, a área necessária é também aumentada.
[068] De modo diferente, na presente primeira modalidade, um arranjo eficiente se torna possível pela descentralização da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 descrita acima, e se torna possível se miniaturizar o substrato 11.
[069] Ademais, na presente primeira modalidade, as regiões de fiação transversal CA12-CA14 da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 foram dispostas entre cada um dos circuitos de acionamento do lado do braço superior DR1, DR3, DR5. Portanto, se torna possível adicionalmente se alcançar a descentralização da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 descrito acima, e se reduzir adicionalmente o tamanho do substrato 11.
(Efeitos da primeira modalidade)
[070] Os efeitos do dispositivo de conversão de energia da primeira modali- dade são listados abaixo.
[071] 1) O dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade é um dispositivo de conversão de energia que compreende: um capacitor de suavização 3 como meio de armazenamento de energia que é conectado a uma fonte de energia 2; uma pluralidade de unidades de comutação SW1 -SW3 proporcionadas com um par de elementos de comutação Q1-Q6 que são conectados ao referido capacitor de suavização 3 e que converte a energia CC em energia CA pela operação de comutação dos referidos elementos de comutação Q1-Q6; circuitos de acionamento DR1-DR6 que recebem os sinais de controle a partir de um circuito de controle CNT que controla a operação de comutação plana para acionar os elementos de comutação Q1-Q6; e um substrato 11 no qual são montados o circuito de controle CNT, os circuitos de acionamento DR1-DR6, e os circuitos de fornecimento de energia P1-P6 em que o substrato 11 inclui regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN de um sistema de alta tensão, no qual os circuitos de acionamento DR1-DR6 e os circuitos de fornecimento de energia P1-P6 são dispostos, para cada um dos elementos de comutação Q1-Q6 com regiões de isolamento AR11-AR16 dispostas entre o circuito de controle CNT de um sistema de baixa tensão, e um predeterminado espaço L que é formado entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) respectivamente conectado aos pares dos elementos de comutação (Q1, Q2) (Q3, Q4) (Q5, Q6), os transformadores de fornecimento de energia T1-T6 são proporcionados através das regiões de isolamento AR11-AR16 para os respectivos circuitos de fornecimento de energia P1-P6 para transformar a tensão fornecida a partir do circuito de controle CNT a uma tensão de acionamento.
[072] Desse modo, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente de cada braço, a flexibilidade em arranjar os circuitos de acionamento DR1-DR6 é aumentada, e a flexibilidade da configuração é aprimorada. Desse modo se torna possível se garantir uma suficiente distância entre os circuitos de acionamento do lado de braço superior DR1, DR3, DR5 e os circuitos de acionamento do lado de braço inferior DR2, DR4, DR6, e se minimizar o efeito de ruído de comutação que é induzido pelo acionamento de comutação de um braço diferente de si mesmo.
[073] Ademais, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente de cada braço, se torna possível se encurtar a distância entre a fiação de saída dos circuitos de fornecimento de energia P1-P6 e os respectivos circuitos de acionamento DR1-DR6 para desse modo reduzir o tamanho das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN, e para miniaturizar o substrato 11. Adicionalmente, se torna possível se reduzir a indutância e se reduzir o ruído de comutação ao se encurtar a distância da fiação.
[074] Adicionalmente, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T1-T6 independentemente de cada braço, a variação no grau de acoplamento do fio de enrolamento é suprimida, e é possível se alcançar um aumento na precisão da saída de energia, comparado a quando um transformador com múltiplas saídas é usado.
[075] 2) O dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade é caracterizado pelo fato de que a região de fiação longitudinal CA11 da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1, que tem o circuito de controle CNT e a fiação, é disposto na porção de espaço que é formado entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) entre as regiões de isolamento AR11-AR16.
[076] Portanto, a porção de espaço L no substrato 11 que é formado entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) pode ser efetivamente utilizada, e um arranjo eficiente se torna possível ao se alcançar a descentralização da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1. Portanto, se torna possível se adicionalmente miniaturizar o substrato 11.
[077] 3) O dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade é caracterizado pelo fato de que as regiões de fiação transversal CA12, CA13 da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 são dispostas entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) e o outro dos pares das regiões de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) entre as regiões de isolamento AR11-AR16.
[078] Portanto, é possível se reduzir os efeitos de ruído de comutação entre cada um dos circuitos de acionamento do lado do braço superior DR1, DR3, DR5, assim como entre cada um dos circuitos de acionamento do lado do braço inferior DR2, DR4, DR6, ou seja, o ruído de comutação de um braço diferente de si mesmo.
[079] Adicionalmente, por proporcionar a região de fiação longitudinal CA11 e as regiões de fiação transversal CA12-CA14, a descentralização da região de arranjo e fiação do circuito de controle CA1 no substrato 11 é alcançada, o que torna a miniaturização adicional do substrato 11 possível. Em particular, se as regiões de fiação transversal CA12, CA13 e a região de fiação longitudinal CA11 de 2) acima são dispostas lado a lado, uma descentralização adicional do circuito de controle CNT é alcançada, e a miniaturização adicional do substrato 11 se torna possível.
[080] 4) O dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade é caracterizado pelo fato de que as partes de conexão CN1-CN6 que se conectam com os elementos de comutação Q1-Q6 são proporcionados para as respectivas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN.
[081] Portanto, se torna possível se encurtar a fiação de fornecimento de energia a partir dos circuitos de acionamento DR1-DR6 para os respectivos elementos de comutação Q1-Q6, e para desse modo alcançar a redução em indutância e a redução em ruído de comutação.
[082] 5) O dispositivo de conversão de energia da primeira modalidade é caracterizado pelo fato de que o espaço L entre os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) é formado de modo a ter uma maior dimensão do que o espaço (largura do transformador de fornecimento de energia) quando se aciona os pares das regiões de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) (VP, VN) (WP, WN) com um transformador de fornecimento de energia.
[083] Desse modo se torna possível se garantir uma suficiente distância entre os circuitos de acionamento do lado de braço superior DR1, DR3, DR5 e os circuitos de acionamento do lado de braço inferior DR2, DR4, DR6, e se minimizar o efeito de ruído de comutação que é induzido pelo acionamento de comutação de um braço diferente de si mesmo.
(Outras modalidades)
[084] Em seguida, o dispositivo de conversão de energia de acordo com outras modalidades será descrito.
[085] Uma vez que outras modalidades são exemplos modificados da primeira modalidade, as configurações comuns com relação a primeira modalidade são dadas os mesmos símbolos de referência que os da primeira modalidade e as descrições dos mesmos serão omitidas, ao mesmo tempo em que se escreve apenas as diferenças a partir da primeira modalidade.
(Modalidade 2)
[086] O dispositivo de conversão de energia da segunda modalidade ilustra um exemplo no qual os arranjos dos circuitos de comutação IC1-IC6 assim como os transformadores de fornecimento de energia T1-T6 são mudados, e os formatos das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN são variados, como ilustrado na figura 5.
[087] Ou seja, comparado com a primeira modalidade, as dimensões laterais das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN na figura 5 são formadas relativamente grandes, e as dimensões verticais são formadas relativamente pequenas.
[088] Ademais, além do dito acima, a dimensão da largura da região de fiação longitudinal CA211 na região de arranjo e fiação do circuito de controle CA201 na direção lateral da Figura 5 é estreitada, enquanto a dimensão da largura das regiões de fiação transversal CA212-CA214 na direção vertical da Figura 5 é ampliada.
[089] As regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN são respectivamente proporcionadas com circuitos de acionamento DR21-DR26 e os circuitos de fornecimento de energia P21-P26, do mesmo modo que na primeira modalidade. Então, os circuitos de acionamento DR21-DR26 são arranjados no lado de fora e os circuitos de fornecimento de energia P21-P26 são arranjados no lado de dentro na direção da largura do substrato 11 (direção lateral de Figura 5), e o espaço entre os circuitos de acionamento em fase DR21-DR26 é amplamente formado.
[090] Adicionalmente, as unidades de comutação IC21-IC26 e transformadores de fornecimento de energia T21-T26 são conectados às regiões de fiação transversal CA212-CA214 e as respectivas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN entre as respectivas regiões de isolamento AR21-AR26. Uma região de isolamento AR27 é proporcionada no perímetro externo do substrato 211.
[091] Na referida segunda modalidade, como determinado em 2) dos efeitos da primeira modalidade, por proporcionar os transformadores de fornecimento de energia T21- T26 independentemente para os respectivos circuitos de fornecimento de energia P21-P26, a flexibilidade em arranjar os circuitos de acionamento DR21- DR26 é aumentada. A flexibilidade em arranjar os circuitos de comutação IC21-IC26 e os transformadores de fornecimento de energia T21-T26 é aumentada, e se torna possível se ter um arranjo como na segunda modalidade, se necessário.
[092] Adicionalmente, a segunda modalidade também exerce os efeitos 1) - 5) descritos na primeira modalidade.
(Modalidade 3)
[093] O dispositivo de conversão de energia da terceira modalidade é um exemplo no qual o arranjo das partes de conexão CN31-CN36 do módulo de energia 313 é variado a partir da primeira modalidade, como ilustrado na figura 6.
[094] Aqui, acompanhando o dito acima, os formatos das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN assim como o arranjo das partes de conexão CN31-CN36, são variados a partir da primeira e da segunda modalidades também, como ilustrado na figura 7.
[095] Ou seja, no módulo de energia 313 ilustradas na figura 6, as partes de conexão CN31-CN36 são arranjadas nos cantos superiores do lado externo das regiões de montagem de elemento de comutação 121a, 121b, 122a, 122b, 123a, 123b.
[096] Então, as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN são arranjadas verticalmente nos desenhos de modo a circundar as partes de conexão CN31-CN36, e o perímetro externo dos mesmos é circundado pelas regiões de isolamento AR31- AR36. Adicionalmente, o perímetro externo do substrato 311 é circundado pela regi- ão de isolamento AR37.
[097] Nas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN, os circuitos de acionamento DR31-DR36 e os circuitos de fornecimento de energia P31-P36 são dispostos lado a lado na direção vertical do desenho, do mesmo modo que na primeira modalidade.
[098] Ademais, as unidades de comutação IC31-IC36 e transformadores de fornecimento de energia T31-T36 são conectadas à região de fiação longitudinal CA311 e as respectivas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN entre as respectivas regiões de isolamento AR31-AR36, no mesmo modo que na primeira modalidade.
[099] Adicionalmente, na terceira modalidade, por formar as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN de modo a ter larguras estreitas, a dimensão da largura da região de fiação longitudinal CA311 é formada ainda mais larga do que a primeira modalidade. Ou seja, o espaço entre as regiões de fiação em fase e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, VP, WP e as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UN, VN, WN é formado ainda mais amplo.
[0100] Como descrito acima, como determinado em 2) dos efeitos da primeira modalidade, por proporcionar transformadores de fornecimento de energia T31- T36 independentemente para os respectivos circuitos de fornecimento de energia P31-P36, a flexibilidade em arranjar os circuitos de acionamento DR31-DR36 é aumentada também na terceira modalidade. As respectivas regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, UN, VP, VN, WP, WN podem desse modo ser arranjadas de acordo com o arranjo das partes de conexão CN1-CN6 do módulo de energia 312.
[0101] Adicionalmente, por ampliar a largura da região de fiação longitudinal CA311 para se fazer o espaço entre as regiões de fiação em fase e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UP, VP, WP e as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia UN, VN, WN ainda mais amplas, é possível se reduzir adicionalmente os efeitos de ruído de comutação.
[0102] A terceira modalidade também exerce os efeitos 1) - 5) descritos na primeira modalidade.
[0103] As modalidades do dispositivo de conversão de energia da presente invenção foram descritas acima, mas configurações específicas das mesmas não são limitadas às referidas modalidades, e várias modificações e adições ao desenho podem ser produzidas sem se desviar do âmbito da presente invenção de acordo com cada reivindicação nas reivindicações.
[0104] Por exemplo, o formato de cada região de arranjo e fiação de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia não é limitado ao formato ilustrado nas modalidades e pode ser formado em qualquer formato de acordo com o formato e o arranjo de cada região de arranjo da unidade de comutação do módulo de energia.
[0105] Adicionalmente, um dispositivo de conversão de energia trifásico foi dado como um exemplo na modalidade, mas o número de fases não é limitado a três fases.

Claims (2)

1. Dispositivo de conversão de energia compreendendo: um meio de armazenamento de energia (3) que é conectado a uma fonte de energia CC (2); um módulo de energia (12) no qual está montada uma pluralidade de unidades de comutação (SW1, SW2, SW3), cada uma das unidades de comutação (SW1, SW2, SW3) sendo fornecida com um par de elementos de comutação (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) que é conectado ao meio de armazenamento de energia (3), as unidades de comutação (SW1, SW2, SW3) convertendo energia CC em energia CA através de uma operação de comutação dos referidos elementos de comutação (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6); e um substrato (11) no qual estão montados um circuito de controle (CNT) que controla a operação de comutação dos elementos de comutação (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6), o circuito de controle (CNT) sendo parte de um sistema de baixa corrente, circuitos de acionamento (DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6) que recebem sinais de controle a partir do circuito de controle (CNT) para acionar os elementos de comutação (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6), respectivamente, os circuitos de acionamento (DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6) fazendo parte de um sistema de alta corrente, e circuitos de fornecimento de energia (P1, P2, P3, P4, P5, P6) que fornecem energia aos circuitos de acionamento (DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6), os circuitos de fornecimento de energia (P1, P2, P3, P4, P5, P6) fazendo parte do sistema de alta corrente, CARACTERIZADO pelo fato de que os circuitos de acionamento (DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6) e os circuitos de fornecimento de energia (P1, P2, P3, P4, P5, P6) são dispostos em regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN) no substrato (11), as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN) sendo dispostas em pares ao longo de uma direção longitudinal do substrato (11) com uma das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, VP, WP) de cada par sendo disposta em um lado de braço superior do substrato (11) e a outra das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UN, VN, WN) de cada par sendo disposta em um lado de braço inferior do substrato (11) em uma direção da largura do substrato (11), regiões de isolamento (AR11, AR12, AR13, AR14, AR15, AR16) às quais não são fornecidas configurações elétricas são interpostas entre o circuito de controle (CNT) e cada uma das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamen- to/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN), respectivamente, um espaço longitudinal predeterminado (L) é formado entre as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, VP, WP) no lado de braço superior e as regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UN, VN, WN) no lado de braço inferior, transformadores de fornecimento de energia (T1, T2, T3, T4, T5, T6) são fornecidos com relação aos circuitos de fornecimento de energia (P1, P2, P3, P4, P5, P6), respectivamente, para transformar uma tensão fornecida a partir do circuito de controle (CNT) a uma tensão de acionamento, cada um dos transformadores de fornecimento de energia (T1, T2, T3, T4, T5, T6) sendo disposto nas regiões de isolamento (AR11, AR12, AR13, AR14, AR15, AR16) entre o circuito de controle (CNT) e os respectivos circuitos de fornecimento de energia (P1, P2, P3, P4, P5, P6), e adicionalmente, uma região de fiação longitudinal (CA11), que tem o circuito de controle (CNT) e a fiação, é disposta na porção de espaço longitudinal formada entre os pares das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN) e as respectivas regiões de isolamento (AR11, AR12, AR13, AR14, AR15, AR16), e uma região de fiação transversal (CA12), que possui o circuito de controle (CNT) e a fiação, é disposta entre um dos pares das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN) e outra dos pares das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (VP, VN) e entre os respectivos pares das regiões de isolamento (AR11, AR12, AR13, AR14), e as regiões de isolamento (AR11, AR12, AR13, AR14, AR15, AR16) são con-figuradas para circundar cada uma das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN), res-pectivamente.
2. Dispositivo de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o módulo de energia (12) é disposto verticalmente se sobrepondo a e paralelo ao substrato (11), e partes de conexão (CN1, CN2, CN3, CN4, CN5, CN6) que se conectam aos elementos de comutação (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) do módulo de energia (12) são fornecidas em relação a cada uma das regiões de fiação e de arranjo de circuito de acionamento/circuito de fornecimento de energia (UP, UN, VP, VN, WP, WN), respectivamente.
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