CN105322809A - 转换器系统 - Google Patents

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Abstract

一种转换器系统，包括：电容(C)，包括至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)的逆变器(20)以及连接在电容(C)和至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)之间的至少两个DC导体(100、200)，其中，至少两个DC导体(100、200)的至少一个包括碳纤维。

Description

转换器系统
技术领域
本发明涉及一种转换器系统。
背景技术
逆变器是使得产生具有可变频率的电压的电子设备。逆变器可以连同电动机使用用来以可变频率驱动电动机。例如，逆变器还可以是用来驱动电动机或者其他负载的变频器的一部分。变频器通常包括整流器和逆变器，在整流器和逆变器之间存在直流电压中间电路。整流器和逆变器还可以被定位为物理上彼此远离，并且一个整流器可以经由公共中间电路馈入若干逆变器，或者替选地，若干整流器可以馈入一个逆变器。通常，中间电路包括由一个或更多个电容器组成的电容。
图1示出了转换器系统的示例。示例性转换器系统可以包括整流器30和逆变器20，在整流器30和逆变器20之间设置具有电容C的DC中间电路10。整流器30的一个示例是二极管桥D1至D6，其从AC(交流)源U1、V1、W1例如从50HZ或者60HZ的AC网络获得其供电，逆变器20的一个示例是借助晶体管S1至S6比如IGBT(绝缘栅双极性晶体管)或者FET(场效应晶体管)、或者可以根据使用的调制方案控制的其它可控半导体开关实现的半导体桥。逆变器20可以用于控制从中间电路10向其输出U2、V2、W2传递的功率。因此来自逆变器20的输出U2、V2、W2的供电可以是三相AC输出。
中间电路10的电容C经由至少两个DC导体100、200与逆变器20的半导体开关S1至S6连接。在如图1的示例中示出的两级逆变器的情况下，这样的导体可以包括至少一个正DC导体100和一个负DC导体200，以使得正DC导体100与电容C的正极或电极连接并且负DC导体200与电容C的负极或电极连接。
与以上转换器系统相关的问题在于：在使用时，作为转换器系统的操作的结果，可能在DC导体100、200中生成不期望的高频电压振荡。在DC导体由铜制成的情况下，可以通过增加DC导体的长度进而因此增加其电阻来减小电压振荡。然而，增加DC导体的长度同样增加了其电感，这是不期望的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种方法和用于实现该方法的装置以便解决或者至少减轻上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种转换器系统，包括：电容(C)；逆变器(20)，包括至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)；以及至少两个DC导体(100、200)，连接在所述电容(C)和所述至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)之间，其特征在于，至少两个DC导体(100、200)的至少一个包括碳纤维。
在一个示例中，至少两个DC导体(100、200)的至少一个的至少一部分包括碳纤维或者碳纤维复合材料。碳纤维可以是机织碳纤维。碳纤维复合材料可以是碳纤维增强聚合物。
在一个示例中，至少两个DC导体(100、200)是汇流条。至少两个DC导体(100、200)至少包括正DC汇流条以及负DC汇流条。
在一个示例中，正DC汇流条(100)与所述电容(C)的正极或电极连接并且所述负DC汇流条(200)与所述电容(C)的负极或电极连接。
在一个示例中，至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)包括至少一组串联连接在正DC汇流条(100)和负DC汇流条(200)之间的至少两个可控半导体开关。
在一个示例中，至少两个DC导体(100、200)的一个或者更多个具有板状结构。
在一个示例中，电容(C)包括一个或者更多个电容器。
在一个示例中，可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)是绝缘栅双极型晶体管IGBT或者场效应管FET。
本发明基于如下构思：连接在电容和可控半导体开关之间的至少两个DC导体中的至少一个包括碳纤维。
本发明的技术方案提供如下优点：由于碳纤维的电阻率高于铜的电阻率，例如，在不增加DC导体的电感的情况下，可以减小电压振荡。
附图说明
现在将结合优选实施例并参考附图更加详细地说明本发明，其中：
图1示出了根据一个实施例的转换器系统的电路图；以及
图2示出了根据一个实施例的DC导体。
具体实施方式
本发明的应用并不限于任何特定的系统，而是可以应用于包括电容和逆变器的各种转换器系统。另外，本发明的使用并不限于任何利用特定基础频率的系统或者任何特定电压水平。
根据一个实施例，包括电容C和包括至少两个可控半导体开关S1至S6的逆变器20的转换器系统还包括连接在电容C和至少两个可控半导体开关S1至S6之间的至少两个DC导体100、200。应注意，在电容C和逆变器20的至少两个可控半导体开关S1至S6之间的导体100、200的数量可以是变化的并且取决于所讨论的转换器系统。根据一个实施例，至少两个DC导体100、200中的至少一个包括碳纤维。根据一个实施例，至少两个DC导体100、200中的该至少一个的至少一部分包括碳纤维或者碳纤维复合材料。换言之，至少两个DC导体100、200中的该至少一个的一部分或一段可以是碳纤维或者碳纤维复合材料，或者至少两个DC导体100、200中的该至少一个的全部可以是碳纤维或者碳纤维复合材料。根据一个实施例，碳纤维可以是机织(woven)碳纤维，例如，诸如机织碳纤维垫。根据另一个实施例，碳纤维复合材料可以是碳纤维增强聚合物。例如，可以通过注射模塑法或者拉挤成型法制造包括至少一段碳纤维复合材料的这样的DC导体。使用的碳纤维的组分和性质可以是变化的并且取决于所讨论的转换器系统的要求和性质。
在图1中示出了转换器系统的一个示例，图1示出了连接在电容C和逆变器20的至少两个可控半导体开关S1至S6之间的两个DC导体100、200，应注意，虽然图1的示例仅示出了两个DC导体100、200，但是也可以有多于两个的DC导体连接在电容C和逆变器20的可控半导体开关S1至S6之间。根据一个实施例，DC导体100、200可以是汇流条。因此，上面的DC导体100可以是正DC汇流条而下面的DC导体200可以是负DC汇流条。根据一个实施例，正DC汇流条100与电容C的正极或者电极连接而负DC汇流条200与电容C的负极或者电极连接。根据一个实施例，至少两个可控半导体开关S1至S6包括至少一组串联连接在正DC汇流条100和负DC汇流条200之间的至少两个可控半导体开关。在图1的示例中，逆变器20是借助6个可控半导体开关S1、S2、S3、S4、S5和S6实现的半导体桥。如图所示，6个可控半导体开关S1、S2、S3、S4、S5和S6的每一个可以具有跨接在开关两端的反向并联二极管。更具体地，逆变器20的示例性半导体桥包括三组串联连接在正DC汇流条100和负DC汇流条200之间的两个可控功率半导体开关，即组S1+S4、S2+S5和S3+S6。因此，串联连接在两个DC汇流条之间的每一组可控功率半导体开关S1至S6形成了逆变器20的开关分支。这样的逆变器20的开关分支的数量以及因此可控功率半导体开关的组的数量可以是变化的。可控半导体开关S1至S6可以是晶体管，诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者FET(场效应晶体管)，或者其他可控半导体开关。电容C可以包括一个或更多个电容器。
根据一个实施例，正DC汇流条100具有用于连接到电容C的正极或者电极的至少一个第一连接端子110以及用于连接到半导体开关S1至S6的至少一个第二连接端子120。在图1的示例中，其中逆变器20包括三个开关分支，针对每个开关分支，正DC汇流条100具有一个第二连接端子120。以类似的方式，根据一个实施例，负DC汇流条200具有用于连接到电容C负极或者电极的至少一个第一连接端子210以及用于连接到半导体开关S1至S6的至少一个第二连接端子220。在图1的示例中，针对三个开关分支的每一个，同样地，负DC汇流条200具有一个第二连接端子220。
根据一个实施例，至少二个DC导体100、200的一个或更多个具有板状结构。这在图2的示例中示出，图2示出了根据一个实施例的两个DC导体100、200的结构。应注意，DC导体100、200的形状可以与图2中示出的不同并且取决于转换器系统的设计。图2的示例的两个DC导体100、200是汇流条。在使用时，图2的汇流条100、200优选是彼此之间电绝缘的，例如，在它们之间具有绝缘层。在示例中，上面的DC汇流条100包括用于连接到电容C的电极的三个第一连接端子110以及用于连接到半导体开关的三个第二连接端子120。同样，下面的DC汇流条200包括用于连接到电容C的电极的三个第一连接端子210以及用于连接到半导体开关的三个第二连接端子220。图2的汇流条100、200可以用在例如根据图1的示例的转换器系统中。由于图2的汇流条100、200的每一个包括用于连接到电容C的三个第一连接端子110、210，因此可以将多于一个电容器或者一组电容器与汇流条100、200并联连接。于是，这样的可能并联连接的电容器或一组电容器可以一起形成电容C。根据一个实施例，汇流条100、200的一个或者两者包括如上所述的碳纤维或者碳纤维复合材料。例如，一个汇流条可以包括碳纤维或者碳纤维复合材料，而另一个汇流条可以包括其他材料比如铜或者其他金属。
对本领域的技术人员明显的是，随着技术的进步，本发明的基本构思可以用各种方式实现。因此，本发明及其实施例并不限于上面的示例而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (14)

1.一种转换器系统，包括：
电容(C)；
逆变器(20)，所述逆变器(20)包括至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)；以及
至少两个DC导体(100、200)，所述至少两个DC导体(100、200)连接在所述电容(C)和所述至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)之间，其特征在于，
所述至少两个DC导体(100、200)的至少一个包括碳纤维。
2.根据权利要求1所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个DC导体(100、200)的所述至少一个的至少一部分包括碳纤维或者碳纤维复合材料。
3.根据权利要求2所述的转换器系统，其特征在于，所述碳纤维是机织碳纤维。
4.根据权利要求2所述的转换器系统，其特征在于，所述碳纤维复合材料是碳纤维增强聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个DC导体(100、200)是汇流条。
6.根据权利要求5所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个DC导体(100、200)至少包括正DC汇流条以及负DC汇流条。
7.根据权利要求6所述的转换器系统，其特征在于，所述正DC汇流条(100)与所述电容(C)的正极或电极连接并且所述负DC汇流条(200)与所述电容(C)的负极或电极连接。
8.根据权利要求7所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)包括至少一组串联连接在所述正DC汇流条(100)和所述负DC汇流条(200)之间的至少两个可控半导体开关。
9.根据权利要求1-4中任一项或者权利要求6-8中任一项所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个DC导体(100、200)的一个或者更多个具有板状结构。
10.根据权利要求5所述的转换器系统，其特征在于，所述至少两个DC导体(100、200)的一个或者更多个具有板状结构。
11.根据权利要求1-4中任一项或者权利要求6-8中任一项所述的转换器系统，其特征在于，所述电容(C)包括一个或者更多个电容器。
12.根据权利要求5所述的转换器系统，其特征在于，所述电容(C)包括一个或者更多个电容器。
13.根据权利要求1-4中任一项或者权利要求6-8中任一项所述的转换器系统，其特征在于，所述可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)是绝缘栅双极型晶体管IGBT或者场效应管FET。
14.根据权利要求5所述的转换器系统，其特征在于，所述可控半导体开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6)是绝缘栅双极型晶体管IGBT或者场效应管FET。
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