CN111095766B - 驱动器组中的中间电路耦连 - Google Patents

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Abstract

本本发明涉及一种用于在驱动器组中进行中间电路耦连的变流器装置。变流器装置包括至少一个第一变换器和至少一个第二变换器，其中，变换器分别具有电压中间电路和负载侧变流器。第一变换器的电压中间电路与第二变换器的电压中间电路借助至少一个连接导线电连接。连接导线与至少三个或四个子连接导线连接并且具有至少一个半导体器件(DL+21、DL‑21、DU+21、DU‑21、DV+21、DV‑21、DW+21、DW‑21)以产生电压降。

Description

驱动器组中的中间电路耦连
技术领域
本发明涉及一种变流器装置，其包括至少一个第一变换器和至少一个第二变换器，其中，变换器各自具有电压中间电路和负载侧变流器，其中，第一变换器的电压中间电路借助至少一个连接导线与第二变换器的电压中间电路电连接。
背景技术
电驱动器通常包括经由交流电压网处的变换器运行的电机。这种变换器运行方式能够使作为电动机或发电机工作的电机以转速可变化的方式运行。交流电压网在此能够是单相的或三相的交流电压网。
变换器(在此也称作为变频器)将交流电压网的电网频率变换成取决于电机及其当前负载要求的频率。
变换器包括电网侧变流器以及负载侧变流器。所谓的电压中间电路变换器还具有带有电压中间电路电容器的电压中间电路。此外，可选地能够在电压中间电路中实现有预加载电路(Vorladeschaltung)。
电网侧变流器是整流器，其将三相交流电压(典型地借助于具有二极管的B6电桥电路)变换成直流电压。负载侧变流器实施为逆变器并且将电压中间电路中的直流电压变换成电机所需的、具有特定幅值和频率的交流电压。
电驱动器通常以两个或更多个电驱动器的驱动器组运行，以便有时将在电机制动时释放的电能用于加速另一电机。如果电驱动器被加速，则电机作为电动机工作。如果电驱动器被制动，则电机作为发电机工作。
通过经由中间电路耦连将变换器、更确切地说变换器的电压中间电路彼此连接的方式，便实现了能量交换。
如果不采用或不完全采用以发电机运行时所释放的电能，那么电能例如能够通过制动斩波器被脉冲调制到制动电阻上，该制动电阻将电能转换成热量。另一能量高效的可行方案是将释放的制动能借助于通常极其昂贵的具有回馈能力的变换器回馈到交流电压网中。
对于中间电路耦连，已知有两种主要的耦连类型：硬耦连(hart Kopplung)和经由电阻的耦连。然而这两种耦连类型都会带来一些缺点。
JP2005176475A示出一种硬耦连，其借助于两个借助于控制单元的命令来控制的开关来实现。
硬耦连是一种纯粹的电连接，即第一变换器的电压中间电路的正极与第二变换器的电压中间电路的正极电连接，以及第一变换器的电压中间电路的负极与第二变换器的电压中间电路的负极电连接。特别地，在具有两种不同功率等级的设备中，硬耦连由于在预加载时的不同充电时间常数或运行中的不平衡的负载比而导致补偿电流的产生，其引起电网侧变流器和预加载电路的过载和快速老化。
因为电网侧变流器通常实施为无源的输入端整流器，所以不对称的加载会导致：为较小负载设计的较小的变换器经由自身的桥式整流器对为较大负载设计的较大的变换器一起供电。尤其在负载强度不对称的情况下，这可能导致较小的变换器的桥式整流器的过载甚至损坏。
有时，输入端整流器的二极管在截止电压、差分电阻或体电阻方面的差异导致过载。由于截止电压和体电阻还与温度相关，因此驱动器组中的不同的温度导致补偿电流。由变换器的中间电路电容或负载产生的不同的时间常数以及输入端子与中间电路之间不同大小的电压降同样引起过载。由于电网侧变流器在硬耦连时形成的并联电路，变流器部件的不同容差也引起大的补偿电流。
借助于尤其是电网侧变流器的超维(Ueberdimensionierung)设计或功率下降来尝试克服这些风险。然而，这与提高的成本耗费联系在一起。
在发生故障时，硬耦连的中间电路甚至可能产生过大的补偿电流，该补偿电流破坏驱动器组的全部部件或通过导线的过度加热而引起危险的失火。
经由电阻的中间电路耦连是一个电压中间电路的正极经由电阻与另一电压中间电路的正极耦连。负极也以这种方式连接。该耦连类型导致动态降低，因为补偿电流被电阻限制。此外，电阻的高功率损失负对能量效率有负面作用。如果在设备中出现短路，则在这种耦连类型中也会预期到导致部件或导线损坏的大补偿电流。
在专利文献DE 19957132 C1中示出了一种防护设备，其防止在电生产装备的端子处因能量供应的开关过程而引起的过压。
发明内容
因此，本发明的目的是：在驱动器组中能量高效地、安全地且合适地实现能量交换。
所述目的通过一种变流器装置来实现，其包括至少一个第一变换器和至少一个第二变换器，其中，变换器各自具有电压中间电路和负载侧变流器，其中，第一变换器的电压中间电路借助至少一个连接导线与第二变换器的电压中间电路电连接，其中，在负载侧变流器包括两个半桥时，连接导线在至少一个第一节点处与至少三个子连接导线连接，或者在负载侧变流器包括三个半桥时，连接导线在至少一个第一节点处与至少四个子连接导线连接，其中，每个子连接导线具有至少一个半导体器件以产生电压降。
包括两个半桥的变流器优选具有四个功率半导体单元。一个功率半导体单元优选包括具有反向并联的续流二极管的半导体器件。IGBT(绝缘栅双极型晶体管，英文：insulated-gate bipolar transistor)特别适合作为这种半导体器件。然而，也能够使用其他的半导体器件。有利地，这些半导体器件确保了自控制的变流器运行。
半导体器件是有利的，因为它设计用于在施加第一电压时进行截止且在施加第二电压时进行导通的电子元件。
包括三个半桥的变流器优选具有六个功率半导体单元。
变换器的电压中间电路能够分别可选地配设预加载电路，预加载电路如常见的那样包括与开关并联的预加载电阻。
本发明提供的优点是：能量高效、安全且适宜地实现驱动器组中的两个变换器之间、尤其是电压中间电路之间的能量交换。所描述的连接导线和子连接导线实现中间电路耦连。
如果驱动器组包括三个或更多个电驱动器，那么有利的是增加连接导线、节点和子连接导线的数量。
优选地，用于产生电压降的半导体器件实施为二极管。二极管作为适宜的且不那么复杂的半导体器件特别适合于实现限定的电流补偿路径。
然而，其他与电流变换相关的器件、例如不同类型的晶体管：如IGBT、双极晶体管、MOSFET或还有齐纳二极管也是适合的。
电压降优选借助于刚好一个二极管引起，但也能够想到两个或更多个二极管的并联电路和/或两个或更多个二极管的串联电路。
二极管特别适合作为便宜的半导体器件，因为在施加小电压的情况下，仅有小电流流过。二极管的pn结还是非常高欧姆的。电流也随电压升高而轻微地升高。自特定的导通电压、即所谓的截止电压起，电流显著上升。pn结为电流通而开启，二极管现在是低欧姆的。
如果第一变换器的电压中间电路的电压与第二变换器的电压中间电路的电压之间的电压差仅是小的，则没有补偿电流流过或仅有小的补偿电流流过。如果电压差超过截止电压，如其在电机制动时可预期到的那样，则可能有补偿电流流过。
根据应用和期望的特性能够使用不同的二极管。例如，在硅二极管的情况下，大约0.7V的截止电压是典型的。如果超过截止电压，则电流非常快速地升高。在具有大约0.3V截止电压的锗二极管的情况下，电流在超过截止电压之后比在硅二极管的情况下升高地明显更慢。
以该方式，连续的电流通被中断。在电压差高的情况下，有补偿电流流过。然而，对一个或多个电网侧变流器或者一个或多个输入端整流器的过载被降低至最小或者甚至被完全避免，因为在半导体器件处电压下降了。每个输入端整流器仅供应其自身的设备，因此其不被过载并且没有过早老化。
优选地，在负载侧变流器包括两个半桥的情况下，下列子连接导线与至少一个节点连接：
第一子连接导线包括第一二极管，其中，第一二极管的阳极与节点电连接，并且第一二极管的阴极与电压中间电路的正极电连接。
第二子连接导线包括第二二极管，其中，第二二极管的阴极与节点电连接，并且第二二极管的阳极与单相负载的馈入导线电连接。
第三子连接导线包括第三二极管，其中，第三二极管的阴极与节点电连接，并且第三二极管的阳极与单相负载的返回导线电连接。
优选地，在负载侧变流器包括三个半桥的情况下，下列子连接导线与至少一个节点连接：
第一子连接导线包括第一二极管，其中，第一二极管的阳极与节点电连接，并且第一二极管的阴极与电压中间电路的正极电连接。
第二子连接导线包括第二二极管，其中，第二二极管的阴极与节点电连接，并且第二二极管的阳极与三相负载的第一相电连接。
第三子连接导线包括第三二极管，其中，第三二极管的阴极与节点电连接，并且第三二极管的阳极与三相负载的第二相电连接。
第四子连接导线包括第四二极管，其中，第四二极管的阴极与节点电连接，并且第四二极管的阳极与三相负载的第三相电连接。
优选地，连接导线将第一变换器的第一节点与第二变换器的第一节点连接。
以该方式实现的中间电路耦连特别适合于耦连多个电压中间电路的正极。
在变流器包括两个和三个半桥的情况下所描述的、二极管的阳极和阴极在第一子连接导线中的布置方式，在借助预加载电路进行预加载阶段期间阻止了电流通，因为二极管是以截止方向接入的。
二极管的截止方向也使得电能只馈入到变换器的电压中间电路中。该能量是源自另一变换器的电压中间电路电容器的、或是在制动时释放的。
只有当至少一个负载侧变流器释放脉冲时，才可以将尤其是在与被释放的变流器连接的电机制动时而被释放的电能回馈。
脉冲释放优选释放一个经脉宽调制或另一控制方法的脉冲。如果许可脉冲释放，则负载侧变流器的功率半导体单元能够输出用于将直流电压变换成负载所需的交流电压的脉冲。在脉冲截止时这是不可行的。
在变流器包括两个半桥的情况下可以借助于第二和第三子连接导线中的二极管进行电能回馈，或者在变流器包括三个半桥的情况下可以借助于第二、第三和第四子连接导线中的二极管进行电能回馈。二极管被布置为，使得电流能够从单相的或三相的负载经由相应的二极管流至节点并且从那里经由连接导线流至第二变换器。
这表示：在电机制动时(其由于制动而作为发电机运行)，当耦连的变换器的电压中间电路电压低于自身的变换器的电压中间电路电压时，剩余的电能被馈入到通过中间电路耦连而耦连的电压中间电路中。
有利地，当全部负载侧变流器都具有脉冲释放时，中间电路耦连连同其回馈能力才起作用。优选地，在借助于预加载电路对电压中间电路对预加载结束之后才许可脉冲释放，也就是在负载侧变流器进而还有驱动器组运行准备就绪时。
在发生故障时，持续的短路电流是不可行的，因为只有在驱动器组运行准备就绪时才可以进行脉冲释放进而才可以实现回馈。经由电网侧变流器的电流通在驱动器组未运行准备就绪时是不可行的。
这确保了安全的运行，因为不必须担忧过热并且不必担忧由此引起的切断或甚至起火。此外，也不发生一个或多个电桥整流器的过载。
因此，满足对电桥整流器的按需设计，这节约了成本。也仅针对相应的电驱动器的需求来设计子连接导线中的二极管，因为补偿电流无法经由电桥整流器流动。这一方面是便宜的并且还简化了不同功率等级的设备的耦连。
此外，由于仍总是进行硬耦连而确保了高动态。
尽管组件耗费提高，但能够降低例如在输入端整流器超维设计时产生的成本。此外，显著地降低由于导线和部件在发生故障时过热的起火风险。
优选地，在负载侧变流器包括两个半桥的情况下，下列子连接导线与第二节点连接：
第四子连接导线包括第四二极管，其中，第四二极管的阴极与第二节点电连接，并且第四二极管的阳极与电压中间电路的负极电连接。
第五子连接导线包括第五二极管，其中，第五二极管的阳极与第二节点电连接，并且第五二极管的阴极与单相负载的馈入导线电连接。
第六子连接导线包括第六二极管，其中，第六二极管的阳极与第二节点电连接，并且第六二极管的阴极与单相负载的返回导线电连接。
优选地，在负载侧变流器包括三个半桥的情况下，下列子连接导线与第二节点连接：
第四子连接导线包括第四二极管，其中，第四二极管的阴极与第二节点电连接，并且第四二极管的阳极与电压中间电路的负极电连接。
第五子连接导线包括第五二极管，其中，第五二极管的阳极与第二节点电连接，并且第五二极管的阴极与三相负载的第一相电连接。
第六子连接导线包括第六二极管，其中，第六二极管的阳极与第二节点电连接，并且第六二极管的阴极与三相负载的第二相电连接。
第七子连接导线包括第七二极管，其中，第七二极管的阳极与第二节点电连接，并且第七二极管的阴极与三相负载的第三相电连接。
借助于该变流器装置实现的中间电路耦连特别适合于耦连电压中点回路的负极。
相对于更上面描述的、在变流器包括两个半桥的情况下分别将至少一个二极管布置在第一、第二和第三子连接导线中或者在变流器包括三个半桥的情况下分别将至少一个二极管布置在第一、第二、第三和第四子连接导线中的变流器装置，刚刚描述的变流器装置具有如下优点：降低了电流纹波，因为在变流器包括两个半桥的情况下附加地分别将至少一个二极管布置在第四、第五和第六子连接导线中或者变流器包括三个半桥的情况下附加地分别将至少一个二极管设置在第五、第六、第七和第八子连接导线中。此外，该变流器装置引起相应负载侧变流器的散热，因为在对另一变换器馈电时回馈电流不流经实施为逆变器的负载侧变流器的内部二极管。附加的二极管在其EMV特性或其电流斩波特性方面是有利的。
优选地，用于负载的至少一个供送导线具有至少一个电阻。这涉及单相的和三相的负载。优选地，每个到负载的供送导线都具有用于电流测量的电阻。
有利地，也称作为分流器的电阻在其起测量分流器的功能时是低欧姆的。
有利地，一个或多个分流器以如下方式布置在至少一个供送导线上：
在变流器包括两个半桥的情况下，第一分流器并联于第二二极管且并联于第一半桥的功率半导体单元地布置在馈入导线上。分流器也并联于第一二极管设置。
在变流器包括三个半桥的情况下，第一分流器以并联于第二二极管且并联于第一半桥的功率半导体单元的方式布置，第二分流器以并联于第三二极管且并联于第二半桥的功率半导体单元的方式布置，并且第三分流器以并联于第四二极管且并联于第三半桥的功率半导体单元的方式布置。分流器还并联于第一二极管。
所描述的分流器提供如下优点：在变换器中、中间电路耦连的子连接导线或连接导线之一中出现短路的情况下，这能够被在另外的耦连的变换器中的所描述的分流器检测到。借助于例如由布置在上级的控制单元触发的脉冲截止，能够立即停止电机以及变换器运行。因此不必担心出现进一步的损坏。
以这种方式能够借助于负载相的电流测量来识别短路。此外，也可以借助于功率半导体单元的UCE监控来识别短路。在此也经由测量分流器进行电流测量。如果IGBT的被监控的UCE电压在一电流下、尤其在短路电流下超过极限值，则关断IGBT。电网侧变流器尤其能够借助于脉冲截止被可靠地切断。
本发明的优点能够如下总结描述。在预加载期间，不出现补偿电流。即使在短路情况下也不会出现补偿电流，因为经由输入端整流器到另外的电压中间电路的电流通是不可行的。如果在并联的变换器中出现短路，则这能够借助于用于电流测量的分流器或经由UCE监控检测，这允许快速干预和安全切断。此外，驱动器组相对于故障是鲁棒的。
此外，耦连不同功率等级的设备是不成问题的，因为补偿电流无法经由输入端整流器流动。这有时实现成本节约，因为输入端整流器的部件不必在具有过大的维度并且仅必须针对自身的设备功率设计。由于还一直是硬耦连而能够实现高动态。
附图说明
下面，根据附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明。附图示出：
图1示出根据现有技术的用于与三相负载的中间电路耦连的变流器装置的一个设计方案；
图2示出用于与三相负载的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案；
图3示出用于与三相负载在构件耗费小的情况下的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案；
图4示出用于与三相负载借助用于电流测量的分流器进行中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案；
图5示出功率半导体单元的一个设计方案；
图6示出用于与单相负载在构件耗费小的情况下的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的用于与三相负载的中间电路耦连的变流器装置的一个设计方案。第一变换器U1和第二变换器U2在具有三个相L1、L2和L3的供电网络处连接。
变换器U1包括作为电网侧变流器的输入端整流器GR1和作为负载侧变流器的逆变器WR1。
逆变器WR1提供三个相，这三个相用于连接三相负载、尤其电机M1。
两个变流器之间的电压中间电路具有也称作电压中间电路电容器的电容器CZK1和可选的预加载电路，预加载电路包括预加载电阻Rvor1和开关S1。而变换器U2包括作为电网侧变流器的输入端整流器GR2和作为负载侧变流器的逆变器WR2。逆变器WR2提供三个相，这三个相用于连接三相负载、尤其电机M2。
预加载电路防止在接入供电网络时电桥整流器过载，并且预加载电路因此被频繁地使用。
两个变流器之间的电压中间电路具有电压中间电路电容器CZK2和可选的预加载电路，预加载电路包括预加载电阻Rvor2和开关S2。两个电压中间电路经由两个连接导线硬耦连。
连接导线ZKK1在附图中将变换器U1的电压中间电路的正极与变换器U2的电压中间电路的正极连接。连接导线ZKK2在附图中将变换器U1的电压中间电路的负极与变换器U2的电压中间电路的负极连接。
图2示出用于与三相负载的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案。图2包括图2A和图2B。
第一变换器和第二变换器连接到具有三个相L1、L2和L3的供电网络处。
第一变换器如已经在图1中描述的那样包括输入端整流器GR1作为电网侧变流器、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK1，预加载电路具有预加载电阻Rvor1和开关S1。
预加载电路防止在接入供电网络时电桥整流器过载并因此被频繁地使用。
负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接三相负载、尤其电机M1。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+1和LEU-1，第二半桥具有功率半导体单元LEV+1和LEV-1并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+1和LEW-1。功率半导体单元还在下文在图5中更详细描述。
第二变换器如已经在图1中描述的那样包括输入端整流器GR2作为电网侧变流器、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK2，预加载电路具有预加载电阻Rvor2和开关S2。负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接三相负载、尤其电机M2。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+2和LEU-2，第二半桥具有功率半导体单元LEV+2和LEV-2并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+2和LEW-2。功率半导体单元还在下文在图5中更详细描述。
两个变换器的正极借助于连接导线ZKK21耦连并且两个变换器的负极借助于连接导线ZKK22耦连。
二极管DL+21和DL-21分别是子连接导线的一部分并且防止在借助于预加载电路预加载阶段期间的电流通，因为二极管以截止方向接入。这也实现将电能唯一地馈入变换器的电压中间电路中。
在对功率半导体单元LEU+1、LEV+1、LEW+1、LEU-1、LEV-1、LEW-1、LEU+2、LEV+2、LEW+2、LEU-2、LEV-2和LEW-2许可脉冲释放、即在预加载结束之后，才回馈例如在电机M1和/或M2制动时释放的电能。
电能的回馈借助于二极管DU+21、DV+21、DW+21、DU-21、DV-21、DW-21、DU+22、DV+22、DW+22、DU-22、DV-22和DW-22来实现。
二极管DU+21、DV+21和DW+21是所谓的子连接导线的一部分并且被布置成，使得电流能够从三相负载M1经由相应的二极管流至第一变换器的第一节点并且从那里经由相应的连接导线ZKK21流至第二变换器的第一节点。
二极管DU+22、DV+22和DW+22是所谓的子连接导线的一部分并且被布置成，使得电流能够从三相负载M2经由相应的二极管流至第二变换器的第一节点并且从那里经由相应的连接导线ZKK21流至第一变换器的第一节点。
电流能够从第一变换器的第一节点起经由二极管DL+21流到第一变换器的电压中间电路中。电流能够从第二变换器的第一节点起经由二极管DL+21流到第一变换器的电压中间电路中。
出自第一变换器的电压中间电路的电流能够经由二极管DL-21和第一变换器的第二节点经由连接导线ZKK22流至第二变换器的第二节点。从那里，经由二极管DU-22、DV-22和DW-22供应给三相负载M2。
出自第二变换器的电压中间电路的电流能够经由二极管DL-22和第二变换器的第二节点经由连接导线ZKK22流动至第一变换器的第二节点。从那里，经由二极管DU-21、DV-21和DW-21供应给三相负载M1。
在出现故障时持续的短路电流在如下的情况期间不可行：即仅在释放脉冲时经由二极管DU+21、DV+21、DW+21、DU-21、DV-21和DW-21以及DU+22、DV+22、DW+22、DU-22、DV-22和DW-22进行回馈。如果驱动器组在出现故障时没有运行准备就绪，则存在脉冲截止。经由输入端整流器GR1或GR2及其部件的电流通不可行。
图3示出用于与三相负载在构件耗费小的情况下的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案。图3包括图3A和图3B。
第一变换器和第二变换器连接在具有三个相L1、L2和L3的供电网络处。
第一变换器如已经在图1和图2中描述的那样包括输入端整流器GR1作为电网侧变流器、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK1，预加载电路具有预加载电阻Rvor1和开关S1。
预加载电路防止在接入供电网络时电桥整流器过载并因此被频繁地使用。
负载侧变流器提供三个相，这三个相用于连接三相负载、尤其电机M1。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+1和LEU-1，第二半桥具有功率半导体单元LEV+1和LEV-1并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+1和LEW-1。功率半导体单元还将在下文在图5中更详细描述。
第二变换器如已经在图1和图2中描述的那样包括输入端整流器GR2作为电网侧变流器、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK2，预加载电路具有预加载电阻Rvor2和开关S2。负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接三相负载、尤其电机M2。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+2和LEU-2，第二半桥具有功率半导体单元LEV+2和LEV-2并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+2和LEW-2。功率半导体单元还将在下文在图5中更详细描述。
两个变换器的正极借助于连接导线ZKK31耦连并且两个变换器的负极借助于连接导线ZKK32耦连。
二极管DL+31是子连接导线的一部分并且防止在借助于预加载电路预加载阶段期间的电流通，因为二极管是以截止方向接入的。这也实现了电能到变换器的电压中间电路中的单一输入。
仅在许可释放脉冲的情况下才回馈电能。
借助于二极管DU+31、DV+31、DW+31或DU+32、DV+32和DW+32来实现对相应的电机电能回馈。二极管是所谓的子连接导线的一部分并且被布置成，使得电流能够从三相负载M1或M2经由相应的二极管流至节点并且从那里经由相应的连接导线ZKK31或ZKK32流至第二变换器。
持续的短路电流仅在如下情况期间不可行：即仅在释放脉冲时经由二极管DU+31、DV+31、DW+31、DU+32、DV+32和DW+32进行回馈。如果驱动器组在出现故障时没有运行准备就绪，则存在脉冲截止。经由输入端整流器GR1或GR2及其部件的电流通不可行。
图4示出了用于与三相负载借助用于电流测量的分流器进行中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案。图4包括图4A和图4B。
第一变换器和第二变换器连接在具有三个相L1、L2和L3的供电网络处。
第一变换器如已经在前述图中描述的那样包括输入端整流器GR1、电压中间电路和负载侧变流器，变流器具有功率半导体单元LEU+1、LEV+1、LEW+1、LEU-1、LEV-1、LEW-1。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK1，预加载电路具有预加载电阻Rvor1和开关S1。
预加载电路防止在接入供电网络时电桥整流器过载。
负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接三相负载、尤其电机M1。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+1和LEU-1，第二半桥具有功率半导体单元LEV+1和LEV-1并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+1和LEW-1。功率半导体单元还将在下文在图5中更详细描述。
第二变换器包括输入端整流器GR2、电压中间电路和负载侧变流器，负载侧变流器具有，预加载电路具有功率半导体单元LEU+2、LEV+2、LEW+2、LEU-2、LEV-2、LEW-2。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK2。预加载电阻Rvor2和开关S2。负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接三相负载、尤其电机M2。
负载侧变流器具有三个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+2和LEU-2，第二半桥具有功率半导体单元LEV+2和LEV-2并且第三半桥具有功率半导体单元LEW+2和LEW-2。功率半导体单元还将在下文在图5中更详细描述。
两个变换器的正极借助于连接导线ZKK41耦连并且两个变换器的负极借助于连接导线ZKK42耦连。
二极管DL+41和DL-41分别是子连接导线的一部分并且防止在借助于预加载电路预加载阶段期间的电流通，因为二极管是以截止方向接入的。这也实现了电能到变换器的电压中间电路中的单一输入。
如已经在图2中的极其类似的设计方案中描述的那样，电能的回馈借助于二极管DU+41、DV+41、DW+41、DU-41、DV-41、DW-41、DU+42、DV+42、DW+42、DU-42、DV-42和DW-42来实现。二极管是所谓的子连接导线的一部分并且被布置成，使得电流能够从三相负载M1或M2经由相应的二极管流动至节点并且从那里经由相应的连接导线ZKK41或ZKK42流至第二变换器。
每个到负载的供送导线在附图中都具有刚好一个低欧姆的、用于电流测量的电阻RU41、RV41、RW41、RU42、RV42和RW42，也称作为分流器。
所描述的分流器RU41、RV41、RW41、RU42、RV42和RW42提供如下优点：在变换器中、中间电路耦连的子连接导线或连接导线之一中出现短路的情况下，这能够通过在另外的耦连的变换器中的所描述的分流器检测到。借助于例如由布置在上级的控制单元触发的脉冲截止，能够立即停止电机以及变换器运行。
图5示出功率半导体单元的一个设计方案。附图中的功率半导体单元包括具有反向并联的续流二极管的IGBT。
代替附图中用L表示的IGBT，也能够使用其他的半导体器件，如尤其不同类型的晶体管。确保自控制变流器运行的半导体器件是有利的。属于此的例如是任何构型的场效应晶体管和双极晶体管。
反向并联的续流二极管D在将变频器用于驱动器是必不可少的，而它承担保护功能。续流二极管保护半导体器件免受当半导体器件不再导通时可能出现的过电压的影响。
图6示出用于与单相负载在构件耗费小的情况下的中间电路耦连的优化的变流器装置的一个设计方案。
在附图中描述的设计方案示出单相电机的解决方案并且遵循图3。然而如在图2中示出那样，具有用于双相电机的另外的子连接导线和二极管的布置方式也是可行的。
此外如在图4中描述的那样，接入用于电流测量的电阻也是可行的。
第一变换器和第二变换器连接在具有三个相L1、L2和L3的供电网络处。
第一变换器包括作为电网侧变流器的输入端整流器GR1、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK1，预加载电路具有预加载电阻Rvor1和开关S1。
预加载电路防止在接入供电网络时电桥整流器过载并因此被频繁地使用。
负载侧变流器提供三个相，三个相用于连接双相负载、尤其电机M61。
负载侧变流器具有两个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+61和LEU-61，并且第二半桥具有功率半导体单元LEV+61和LEV-61。在图5中对功率半导体单元进行了更详细的描述。
第二变换器包括输入作为电网侧变流器的端整流器GR2、电压中间电路和负载侧变流器。电压中间电路包括可选的预加载电路以及电压中间电路电容器CZK2，预加载电路具有预加载电阻Rvor2和开关S2。负载侧变流器提供两个相，两个相用于连接双相负载、尤其电机M62。
负载侧变流器具有两个半桥。每个半桥具有两个功率半导体单元。第一半桥具有功率半导体单元LEU+62和LEU-62，并且第二半桥具有功率半导体单元LEV+62和LEV-62。在图5中对功率半导体单元进行了更详细的描述。
两个变换器的正极借助于连接导线ZKK61耦连并且两个变换器的负极借助于连接导线ZKK62耦连。
二极管DL+61是子连接导线的一部分并且防止在借助于预加载电路预加载阶段期间的电流通，因为二极管是以截止方向接入的。这也实现了电能到变换器的电压中间电路中的单一输入。
仅在许可释放脉冲的情况下才进行电能的回馈。
借助于二极管DU+61、DV+61、DU+62和DV+62来实现回馈电能。二极管是所谓的子连接导线的一部分进而设置成，使得电流能够从三相负载M61或M62经由相应的二极管流至节点并且从那里经由相应的连接导线ZKK61或ZKK62流至第二变换器。
持续的短路电流仅在如下情况期间不可行：即仅在释放脉冲时经由二极管DU+61、DV+61、DU+62和DV+62进行回馈。如果驱动器组在出现故障时没有运行准备就绪，则存在脉冲截止。经由输入端整流器GR1或GR2及其部件的电流通不可行。

Claims (8)

1.一种变流器装置，包括至少一个第一变换器(U1)和至少一个第二变换器(U2)，其中，变换器(U1、U2)各自具有电压中间电路和负载侧变流器，其中，所述第一变换器(U1)的电压中间电路利用至少一个连接导线(ZKK1、ZKK2、ZKK21、ZKK22、ZKK31、ZKK31、ZKK41、ZKK42、ZKK61、ZKK62)与所述第二变换器(U2)的电压中间电路电连接，
其特征在于，
在负载侧变流器包括两个半桥时，所述连接导线(ZKK1、ZKK2、ZKK21、ZKK22、ZKK31、ZKK31、ZKK41、ZKK42、ZKK61、ZKK62)在至少一个第一节点处与至少三个子连接导线连接，或者
在负载侧变流器包括三个半桥时，所述连接导线在至少一个第一节点处与至少四个子连接导线连接，
其中，每个子连接导线具有至少一个半导体器件以产生电压降，
其中，在负载侧变流器包括两个半桥的情况下，下列子连接导线与所述第一节点连接：
-包括第一二极管(DL+61、DL+62)的第一子连接导线，其中，所述第一二极管(DL+61、DL+62)的阳极与所述第一节点电连接，并且所述第一二极管(DL+61、DL+62)的阴极与电压中间电路的正极电连接，
-包括第二二极管(DU+61、DU+62)的第二子连接导线，其中，所述第二二极管(DU+61、DU+62)的阴极与所述第一节点电连接，并且所述第二二极管(DU+61、DU+62)的阳极与单相负载(M61、M62)的馈入导线电连接，和
-包括第三二极管(DV+61、DV+62)的第三子连接导线，其中，所述第三二极管(DV+61、DV+62)的阴极与所述第一节点电连接，并且所述第三二极管(DV+61、DV+62)的阳极与所述单相负载(M61、M62)的返回导线电连接。
2.根据权利要求1所述的变流器装置，其中，所述半导体器件实施为二极管。
3.根据权利要求1或2所述的变流器装置，其中，在负载侧变流器包括三个半桥的情况下，下列子连接导线与所述第一节点连接：
-包括第一二极管(DL+21、DL+22、DL+31、DL+32、DL+41、DL+42)的第一子连接导线，其中，所述第一二极管(DL+21、DL+22、DL+31、DL+32、DL+41、DL+42)的阳极与所述第一节点电连接，并且所述第一二极管(DL+21、DL+22、DL+31、DL+32、DL+41、DL+42)的阴极与所述电压中间电路的正极电连接，
-包括第二二极管(DU+21、DU+22、DU+31、DU+32、DU+41、DU+42)的第二子连接导线，其中，所述第二二极管(DU+21、DU+22、DU+31、DU+32、DU+41、DU+42)的阴极与所述第一节点电连接，并且所述第二二极管(DU+21、DU+22、DU+31、DU+32、DU+41、DU+42)的阳极与三相负载(M1、M2)的第一相电连接，和
-包括第三二极管(DV+21、DV+22、DV+31、DV+32、DV+41、DV+42)的第三子连接导线，其中，所述第三二极管(DV+21、DV+22、DV+31、DV+32、DV+41、DV+42)的阴极与所述第一节点电连接，并且所述第三二极管(DV+21、DV+22、DV+31、DV+32、DV+41、DV+42)的阳极与所述三相负载(M1、M2)的第二相电连接，和
-包括第四二极管(DW+21、DW+22、DW+31、DW+32、DW+41、DW+42)的第四子连接导线，其中，所述第四二极管(DW+21、DW+22、DW+31、DW+32、DW+41、DW+42)的阴极与所述第一节点电连接，并且所述第四二极管(DW+21、DW+22、DW+31、DW+32、DW+41、DW+422)的阳极与所述三相负载(M1、M2)的第三相电连接。
4.根据权利要求1或2所述的变流器装置，其中，连接导线将所述第一变换器的第一节点与所述第二变换器的第一节点连接。
5.根据权利要求1或2所述的变流器装置，其中，在所述负载侧变流器包括两个半桥的情况下，下列子连接导线与第二节点连接：
-包括第四二极管的第四子连接导线，其中，所述第四二极管的阴极与所述第二节点电连接，并且所述第四二极管的阳极与电压中间电路的负极电连接，
-包括第五二极管的第五子连接导线，其中，所述第五二极管的阳极与所述第二节点电连接，并且所述第五二极管的阴极与单相负载(M61、M62)的馈入导线电连接，和
-包括第六二极管的第六子连接导线，其中，所述第六二极管的阳极与所述第二节点电连接，并且所述第六二极管的阴极与所述单相负载(M61、M62)的返回导线电连接。
6.根据权利要求1或2所述的变流器装置，其中，在负载侧变流器包括三个半桥的情况下，下列子连接导线与第二节点连接：
-包括第五二极管(DL-21、DL-22、DL-31、DL-32、DL-41、DL-42)的第五子连接导线，其中，所述第五二极管(DL-21、DL-22、DL-31、DL-32、DL-41、DL-42)的阴极与所述第二节点电连接，并且所述第五二极管(DL-21、DL-22、DL-31、DL-32、DL-41、DL-42)的阳极与电压中间电路的负极电连接，
-包括第六二极管(DU-21、DU-22、DU-31、DU-32、DU-41、DU-42)的第六子连接导线，其中，所述第六二极管(DU-21、DU-22、DU-31、DU-32、DU-41、DU-42)的阳极与所述第二节点电连接，并且所述第六二极管(DU-21、DU-22、DU-31、DU-32、DU-41、DU-42)的阴极与三相负载(M1、M2)的第一相电连接，和
-包括第七二极管(DV-21、DV-22、DV-31、DV-32、DV-41、DV-42)的第七子连接导线，其中，所述第七二极管(DV-21、DV-22、DV-31、DV-32、DV-41、DV-42)的阳极与所述第二节点电连接，并且所述第七二极管(DV-21、DV-22、DV-31、DV-32、DV-41、DV-42)的阴极与所述三相负载(M1、M2)的第二相电连接，和
-包括第八二极管(DW-21、DW-22、DW-31、DW-32、DW-41、DW-42)的第八子连接导线，其中，所述第八二极管(DW-21、DW-22、DW-31、DW-32、DW-41、DW-42)的阳极与所述第二节点电连接，并且所述第八二极管(DW-21、DW-22、DW-31、DW-32、DW-41、DW-42)的阴极与所述三相负载(M1、M2)的第三相电连接。
7.根据权利要求1或2所述的变流器装置，其中，用于负载的至少一个供送导线具有至少一个电阻(RU41、RV41、RW41、RU42、RV42、RW42)。
8.根据权利要求7所述的变流器装置，其中，每个用于负载的供送导线具有刚好一个用于电流测量的电阻(RU41、RV41、RW41、RU42、RV42、RW42)。
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