CN102064674B - 模块式构造的变流器系统 - Google Patents

Abstract

一种模块式构造的变流器系统，具有：第一端侧元件和第二端侧元件及至少一个设置在第一端侧元件与第二端侧元件之间的变流器模块。第一端侧元件具有空气冷却装置的通风机，第二端侧元件以与通风机对准的方式具有多个起通气口作用的凹隙。至少一个端侧元件具有电连接装置。至少一个变流器模块具有从第一端侧元件至第二端侧元件可被通流的冷却体作为冷却装置的部件，在冷却体上适合于电路和功率地布置有至少一个功率半导体模块，功率半导体模块与控制装置并与电容器装置连接。至少一个变流器模块具有端侧敞开的壳体，壳体分别在端侧能与端侧元件或者另一变流器模块连接。变流器系统能容易地与必需的功能和/或功率相匹配，而无需大量不同基本元件。

Description

模块式构造的变流器系统

技术领域

本发明介绍一种变流器系统，这种变流器系统例如可以在机床上用于以转速调节的方式驱动那里所使用的电动机。普遍来讲，采用依据本发明的模块式构造的变流器系统可以构成大量不同类型的变流器。算得上是此类变流器的特别有：整流器、逆变器和变频器。各变流器的相位的数目也不是原则问题。特别优选的是，这种变流器系统用于10kW和100kW数量级的功率。

背景技术

普遍公知的是，作为这种功率等级的变流器系统一方面是成套批量制造的变流器系统，或者另一方面是专门根据任务量身设计的单独解决方案。

发明内容

本发明的任务在于，提供如下的变流器系统，该变流器系统呈模块式构造，并且进而能容易地与必需的功能和/或者功率相匹配，而无需大量不同的基本元件。

该任务依据本发明通过具有权利要求1特征的变流器系统得以解决。优选的实施方式在从属权利要求中有所介绍。

形成本发明的出发点的是一种如下变流器模块，其具有：在两个端侧上敞开的壳体；以及两个端侧元件，在端侧元件之间布置有至少一个变流器模块。在这种情况下，至少一个变流器模块具有从变流器模块的第一端侧元件至第二端侧元件可被通流的冷却体作为变流器系统的冷却装置的部件。

在该冷却体上适合于电路和适合于功率地布置有至少一个功率半导体模块。在这种情况下，该系统例如可以由多个相同类型的、构成半桥的功率半导体模块组成，这些功率半导体模块相应连接，构成三相逆变器。

至少一个功率半导体模块与同样布置在壳体内的控制装置相连接以及与电容器装置相连接。这种电容器装置优选由彼此镜像对称地分别布置在自己的印制电路板上的两个电容器组组成。这种电容器装置适合于电路地与功率半导体模块连接。此外，优选从端侧观察，一个电容器组布置在冷却体的旁边，并且另一电容器组布置在至少一个功率半导体模块的旁边，由此，在总体上获得了非常紧凑的结构。在这种情况下，同样可行并且在电路技术上有意义的是，控制装置直接布置在至少一个功率半导体模块的上方。

端侧敞开的壳体在其相应端侧上能与端侧元件或者与另一变流器模块相连接。为此，壳体优选构造为U形的基本壳体具有匹配的盖。为了与端侧元件或者与另一个壳体连接，U形的基本壳体在端侧在侧壁上具有相同类型的连接机构。

由此，产生可模块式构造的变流器系统，其具有：第一端侧元件和一个或者多个优选不同的变流器模块。这些变流器模块在内部布线方面有所区别，由此，例如构成了整流器或者逆变器，并另选地或者同时地，在各壳体的长度方面也有所区别。壳体的所述长度优选基于所必需的冷却能力或者基于电容器装置所必需的电容进行相应设计(skalieren)。在这种情况下，优选的是，设置有不同长度的壳体的受限制的选择方案。

此外，设置有两个端侧元件，这两个端侧元件分别具有自己的、变流器系统的冷却装置的部件。第一端侧元件为此具有构造为空气冷却装置的冷却装置所用的至少一个通风机。第二端侧元件与该第一端侧元件对准地具有至少一个通风机、多个用作通气口的凹隙。由此，冷空气可以借助通风机通过变流器系统从端侧到端侧地流动，并借助冷却体对功率半导体模块进行冷却。

附图说明

本发明的特别优选的改进方案在对实施例的相应说明中有所提及。此外，依据本发明的解决方案借助实施例和图1至4进一步阐述。

图1以三维分解视图示出依据本发明的变流器系统的第一构造方案。

图2以三维视图示出依据本发明的变流器系统第二构造方案。

图3以端侧元件的俯视图示出依据本发明的变流器系统。

图4以侧向俯视图示出依据本发明的变流器系统。

具体实施方式

图1以三维分解视图示出依据本发明的变流器系统1的第一构造方案。所示出的是第一端侧元件10，其具有凹隙16，用于在总体上冷却变流器系统，特别是冷却控制电路。此外，该端侧元件具有两个通风机12和电连接装置14。该连接装置在这里在不对普遍性产生限制的情况下具有三个螺栓连接装置，用于例如三相交流电动机的对外连接。

通风机12用于向变流器系统1的内部输送冷空气。该变流器系统1在这里还构造有连接该第一端侧元件10的变流器模块30以及第二端侧元件20，其中，该第二端侧元件20具有多个凹隙22，凹隙22与第一端侧元件10内通风机的位置相对准。

所示的变流器模块30具有冷却体32作为变流器系统1的冷却装置的部件，该冷却装置此外通过第一端侧元件的通风机12和第二端侧元件的通气口22形成。冷却体32的散热肋320在这种情况下以如下方式布置，即，冷空气可以从第一端侧元件10向第二端侧元件20通流。为此，冷却体32在变流器模块30的壳体300内以与通风机12和通气口22对准的方式布置。

变流器模块30的壳体300在端侧是敞开的，并且此外由U形的、具有底面310的基本壳体302以及由匹配的盖304组成。在这种情况下，基本壳体302具有：固定元件，用于固定变流器电路的部件32、34、38；以及连接元件308，用于与端侧元件10、20或者与另一个变流器模块30的另一个基本壳体300相应地在端侧连接。这些连接元件308构造为带有凹隙的连接板(Lasche)，这些连接板嵌入有待连接的端侧元件10、20的或另一基本壳体300的面或者连接板中，并且在那里借助螺栓连接件或者铆接连接件固定。

由此，端侧元件10、20与变流器模块30的壳体300一起构成了变流器系统1的总壳体，端侧元件10、20和壳体300优选还在其下部外边沿处布置在两个角型轨2上。变流器系统1可以借助该角型轨2按照简单方式与更大的单元相连接，例如与开关柜相连接。

在变流器模块30的基本壳体300内，冷却体32以如下方式布置在底面310上，即，从端侧元件10、20的视向来看，在侧向上仍为电容器装置38留有区域未被占用。为该电容器单元38分配的并且布置在冷却体32上的是至少一个功率半导体模块34。一个或者多个功率半导体模块34的类型和布线方案确定了各变流器模块30的功能。对于公知并且优选的三相运行方案，具有优点的是，布置有三个相同类型的功率半导体模块34，并且借助连接装置340适合于电路地相互连接并且与电容器装置38相连接。用于控制功率半导体模块34的控制装置36在这里以优选的方式直接布置在该连接装置340上，并且适合于电路地连接且以短的线路行程连接。

该电容器装置38自身由两个电容器组380a/380b组成。第一电容器组380a布置在基本壳体300内的冷却体32旁边。各个电容器382a借助印制电路板384a相互连接。此外，印制电路板384a与连接装置340单件式地或者多件式地或者直接地与功率半导体模块34低电感地连接。第二电容器组380b具有优点地与第一电容器组镜像对称地布置，其中，然后各印制电路板384a/384b彼此相向。

在功率半导体模块34及其用于控制功率半导体模块的功率半导体元件的控制装置36的上方，还可以布置有客户专用的附加电路板360，该附加电路板360赋予变流器模块附加的功能。

图2以三维视图示出依据本发明的变流器系统1的第二构造方案。为此，两个不同长度的变流器模块30a/30b共同与第一端侧元件10和第二端侧元件20连接。为此，上面介绍的连接机构308起到作用。

在这里，两个变流器模块30a/30b的不同长度通过连接至不同电路的分别构造的功率半导体模块的不同功率进而还有不同的冷却需求而得出。通过各变流器模块30a/30b的这种不同的长度，可以特别具有优点地对所需的功率进行匹配，由此，仅需要电路技术上同样需要的那个结构容积。对于模块式构造来说同样具有优点的是，设置有多个的、但有限数目的不同长度的壳体，这特别是因为简单地通过两个相同变流器模块30a/30b的组合，可以实现双倍的功率。

但在这种情况下，变流器模块同样具有优点的是，变流器模块的功能单元例如像三相桥式电路分布于两个变流器模块30上。这能够以如下方式进行，即，两个相同的变流器模块30包括各两个功率半导体模块，其中，三个用于所提到的三相桥式电路，而第四个用于其他功能。因此模块式构造的优点得到进一步提高。

图3以端侧元件10的俯视图示出依据本发明的变流器系统1，如已在图1和2中示出的那样。在图3a中示出了构造为冷空气进口的凹隙16、通风机12以及连接装置14，而在图3b中则示出了进入内部的虚拟视图，该虚拟视图示意地示出冷却体32的位置、电容器装置38的两个电容器组380a/380b以及三个功率半导体模块34。

图4以侧向俯视图示出依据本发明的变流器系统1，就像其在图2中示出的那样。在这里，同样标示出进入两个变流器模块30a/30b的内部的虚拟视图。在这里，由侧向视图示意地示出具有功率半导体模块34的两个冷却体32的位置和电容器装置38的两个电容器组380a/380b的位置。

相邻的变流器模块30a/30b具有优点地借助紧邻布置的、未示出的线缆连接件相互连接。至端侧元件10、20的连接装置14的连接以相同的方式构成。

依据本发明的变流器系统1的有利之处在于，通过其具有变流器模块30所用的很少数目的壳体300的、具有不同长度的模块式构造，在灵活但同时仍紧凑的构造方案中，在所要求的功能的情况下，可以各自构成最佳功率的变流器系统。

Claims (8)

1.模块式构造的变流器系统(1)，具有：第一端侧元件(10)和第二端侧元件(20)以及至少一个布置于所述第一端侧元件(10)与所述第二端侧元件(20)之间的变流器模块(30)，

其中，所述第一端侧元件(10)具有空气冷却装置的至少一个通风机(12)，所述第二端侧元件(20)以与所述通风机(12)对准的方式具有多个起通气口作用的凹隙(22)，并且至少一个所述端侧元件(10、20)具有电连接装置(14)，

其中，至少一个所述变流器模块(30)具有从所述第一端侧元件至所述第二端侧元件能被通流的冷却体(32)作为冷却装置的部件，在所述冷却体(32)上适合于电路和适合于功率地布置有至少一个功率半导体模块(34)，所述功率半导体模块(34)与控制装置(36)连接并且与电容器装置(38)连接，并且其中，至少一个所述变流器模块(30)具有端侧敞开的壳体(300)，所述壳体(300)分别在端侧能与端侧元件(10、20)或者另一变流器模块(30)连接，其中，所述电容器装置(38)由彼此镜像对称布置的两个电容器组(380a/380b)组成，其中，从端侧观察一个电容器组(380a)在侧向上布置在所述冷却体(32)的旁边，并且另一电容器组(380b)布置在所述功率半导体模块(34)的旁边。

2.按权利要求1所述的变流器系统，其中，所述电容器组(380a/380b)的电容器(382a/382b)分别布置在所分配的印制电路板(384a/384b)上并且借助所述印制电路板(384a/384b)适合于电路地连接。

3.按权利要求1所述的变流器系统，其中，功能单元分布于两个变流器模块(30a/30b)上。

4.按权利要求1所述的变流器系统，其中，每个变流器模块(30)的壳体(300)由U形的基本壳体(302)和匹配的盖(304)组成。

5.按权利要求1所述的变流器系统，其中，所述壳体(300)具有如下长度，所述长度依赖于所述功率半导体模块(34)的必需的冷却能力或者所述电容器装置(38)的电容，并且由此，在多个变流器模块(30)的情况下所述长度有所区别。

6.按权利要求4所述的变流器系统，其中，所述U形的基本壳体(300)在端侧在侧壁(306)上具有相同类型的连接机构(308)，用于与端侧元件(10、20)或者与另一U形的基本壳体(300)相应连接。

7.按权利要求4所述的变流器系统，其中，变流器模块(30)的冷却体(32)布置在所述基本壳体(300)的底面(310)上，并且散热肋(320)以从端侧到端侧的方式延伸。

8.按权利要求1所述的变流器系统，其中，控制装置(36)直接设置在所述功率半导体模块(34)的上方。