CN1815864A - 模块化电源组件 - Google Patents

Abstract

容易地适合多种应用的模块化功率变换器将基本恒定的功率变换功能与功率变换器中大量的专用元件分开。所提供的核心功率变换模块包括典型功率变换器的变换器功能和热系统。输出连接器适合于将核心模块联接到专用模块，专用模块包含专用元件比如磁性元件、滤波器、接触器、继电器、电流传感器等等。包括可容易地重新配置的机壳，其容易适合于特定的应用。

Description

模块化电源组件

背景技术

功率变换器为公知的设备，其通常用于将电源功率从一组功率、电压和电流参数转变成第二组电压和电流参数供给负载使用。最常见的是，功率变换器把标准交流电源电压变换成低的直流电压或者变换成具有固定或可变频率的交流电压，以供直流电动机、交流电动机使用或连接到电网。最传统的功率变换器设计成用于需要一组特定功率的特定产品，因此，通常不能满足具有不同拓补结构和功率需求的多种应用。例如，在大功率应用中，用在功率变换器中的开关(例如绝缘栅双极晶体管IGBT)必须谨慎进行尺寸调节以满足预期的最高负载要求。功率开关，比如IGBT是昂贵的并且已经紧密集成到核心功率变换器中，从而降低了灵活性，通过重复使用该核心结构并且减少重新设计研发的时间而降低了大量成本。作为这种紧密集成的结果，需要为各种新的应用不断设计出新的功率变换器结构。设计一种新的功率变换器需要技术人员的大量时间努力。此外，为了支持大量不同的功率变换器，需要储存很多不同的部件和组件并削弱了规模经济。

现在，普遍使用的一种特定类型的功率变换器产品是电机驱动器。电机驱动器系列产品通常被设计成覆盖一定功率级范围，但是该电机驱动器系列由若干个不同的产品组成，目的是为相对较窄的功率范围和特定的应用最佳化硬件(电子元件及封装)的造价。例如，典型的电机驱动器可以将一个或多个下述部件集成到单个封装中以用于窄的功率范围：交流-直流变换器(简单的二极管或再生变换器(升压或降压))、直流母线电压调节器、逆变器、磁性元件、滤波器、继电器、逻辑控制器、传感器以及输入/输出通讯设备或接口设备。这样的电机驱动组件的终端用途包括(但是不局限于)升降机、物料搬运设备、起重机和吊车、替代能源比如风车和燃料电池，以及一般的工业应用。但是，该电机驱动器的应用限于变换来自于特定交流或直流电动机所使用的交流或直流电源的功率，该特定交流或直流电动机具有一组规定功率、电压和电流参数。

在一些传统的电机驱动器应用中，多个逆变器被用在系统配置中来处理该应用中的多个驱动器。这样的系统典型地具有位于前端的变换器，以产生直流供电母线，该母线用于分配功率到该多个逆变器。在常规设计中，变换器被设计成具有特定的拓扑结构(再生的或非再生的)来提供具有一组特定参数的特定大小的功率，因此，必须为每种应用重新进行设计。

另一个限制传统电机驱动器设计的是热量控制。典型的电机驱动器可以包括风扇、散热器、热交换器或冷却板，它们一起组成完整的热管理系统。在常规电源设计中，这些热管理元件的实际位置和实施方式经常影响或限制了与板载磁性元件的连接的灵活性，或者限制了转换成不同的冷却方案比如液体冷却和导热管的能力。另外，传统的电机驱动器堆叠或组合多个IGBT开关，使得热量会从较低的IGBT转移到处于该堆叠件顶部的开关。

所以，需要一种模块化的功率变换器组件，所述组件可以容易且廉价地适应具有各种功率要求和热管理系统的不同的产品。

发明内容

本发明的一种实施方式目的在于提供一种用于为功率消耗设备供电的模块化功率变换器组件。模块化功率变换器包括核心功率变换模块，所述核心功率变换模块用于从电源接收功率并将该电源功率从第一组功率特性变换到第二组功率特性。核心功率变换模块具有输入连接器、一组功率变换开关和相关联的电子设备、母线电容器和输出连接器。核心功率变换模块还包括热管理系统。核心功率变换模块被设计成可以并联连接一个或多个附加的核心功率变换模块，使得这些核心功率变换模块的功率输出被组合在一起。核心功率变换模块的母线电容优选地沿着该输出大致均匀分布。和特定应用相关的(“application specific”，下文称为“专用”)模块适合于可移除地联接到核心功率变换模块的输出连接器。专用模块包含功率元件和专用元件，其被设计成将核心功率变换模块到连接到特定的功率消耗应用设备。专用模块可以包含滤波器、接触器、继电器和电流传感器。

本发明的另一个实施方式的目的在于功率变换器，所述功率变换器用于接收所提供的具有第一组参数的电功率，并将所提供的该电功率转换成具有第二组参数的负载电功率。功率变换器包括适合于接纳多个专用模块之一的功率变换模块。功率变换模块具有至少一个功率变换开关，且专用模块具有至少一个功率元件。功率变换元件优选地安装在模块化功率变换器的子板(sub-panel)组件上。核心功率模块具有交流或直流母线并适合于与第二核心功率模块并联连接，使得核心功率模块的母线与第二核心功率模块的母线并联连接。核心功率模块还优选地包括用于核心功率变换组件的热管理系统。功率变换模块可以被配置成允许双向的功率流。专用模块可以包含下列功率元件中的至少一种，诸如滤波器、接触器、继电器或电流传感器。

本发明的另一个实施方式的目的在于一种模块化功率变换器系统，所述功率变换器系统适于提供具有不同功率特性的可变功率值。功率变换器包括核心功率变换器模块，其具有至少一个功率变换开关，所述功率变换开关用于从交流或直流电源接收功率并将该电源功率转换成直流或者交流电压。转换得到的电压耦合到母线。核心模块具有适于接纳多个专用模块中的至少一个的输出连接器，这样使得母线电压耦合到专用模块上。另外，核心模块被配置成可并联连接第二核心模块，这样使得核心模块的母线电联接到第二核心模块的母线。核心模块进一步包括用于接纳多个选配电路板(option board)中的一个的选配电路板联接器。至少一个功率变换开关安装在核心模块的选配电路板上。模块化功率变换器被配置成允许双向的功率流。专用功率逆变器模块可以包含下列功率元件的至少一种，比如滤波器，接触器，继电器和电流传感器。

本发明的另一个实施方式的目的在于一种模块化功率变换器设计。该设计包括模块化的且可扩展的机械封装装置。该模块化和可扩展性允许各种功率拓扑结构通过选择适当的热的和或功率半导体组合而被快速地实现，这构成了功率变换模块。该设计中的这种灵活性提供了用于各种拓扑结构和应用的模块化的且可扩展的功率变换。模块化且灵活的热管理装置允许冷却方案被替换为空气或液体或热导管。模块化的硬件逻辑可以被配置成适应不同的应用和用户要求。控制软件是模块化的且灵活的，用来支持该应用和功率模块化。该设计能被用于交流电机、直流电机、电网所连接的负载、独立于电网的负载，双向的风力发电机驱动器，以及任何其他的具有直流输入/输出或交流输入/输出的应用，并且可以处理从任何交流或直流电源到任何交流或直流负载的变换。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式构成的模块化功率变换器的平面图。

图2(a)是根据图1中所示的本发明实施方式构成的核心功率模块组件的平面图。

图2(b)是图2(a)中的核心功率模块组件在外壳移除后的平面图。

图2(c)是图2(a)和2(b)中的核心功率模块组件在用户接口和外壳被移除后的平面图，图中示出了电容器组和功率开关的位置。

图3(a)是如用在图1所示的本发明实施方式中所构成的专用模块的一种实施方式的平面图。

图3(b)是如用在图1所示的本发明实施方式中的专用模块的第二种实施方式的平面图。

图4是示出了根据本发明的多个功能和物理模块的布置的框图。

图5是表示出本发明的实施方式中各个模块之间的功能分配框图。

图6是根据本发明的一种实施方式的用于安装电机驱动器的机壳结构的平面图。

图7是根据本发明实施方式的用于安装电机驱动器的互连机壳结构的平面图。

图8是根据本发明的实施方式所构成的电机驱动器的平面图，其具有安装到核心模块上的功率电抗器。

图9是根据本发明实施方式所构成的电机驱动器的平面图。

图10是根据本发明实施方式所构成的电机驱动器的平面图。

图11是根据本发明实施方式所构成的电机驱动器的平面图。

图12是供本发明的实施方式使用的散热器的平面图。

图13是供本发明的实施方式使用的水冷却板的平面图。

图14是根据本发明实施方式构成的用于专用模块的示例性输入面板的平面图。

图15是根据本发明实施方式构成的用于专用模块的示例性输出面板的平面图。

图16是根据本发明实施方式构成的用于专用模块的示例性输入/输出面板的平面图。

具体实施方式

本发明目的在于提供一种模块化功率变换器，其具有功率变换模块，该模块可以被快速且容易地进行配置来支持宽范围的功率级和电路拓扑结构。功率变换模块的应用包括但是不局限于：逆变器、升压或降压变换器、变换器、再生逆变器和母线电压调节器。一些终端应用包括但是不局限于：升降梯、诸如风车和燃料电池的替代能源应用、物料输送、吊车和起重机，以及宽范围的其他工业应用。

根据本发明，通过制造非常灵活且模块化的功率变换组件而实现了容易适应的功率变换器。组件的模块化设计允许利用相同的或非常类似的硬件组件来为多种功率变换应用产生多种功率级和/或多种拓扑结构，这可通过简单地重新配置相关的输入和输出电子设备、控制逻辑结构、所使用的半导体开关的尺寸以及输入和输出开关装置来实现。

典型的功率变换器，比如电机驱动器，具有变换器、热管理系统、逆变器、磁性元件、滤波器、继电器、控制逻辑电路、电流传感器以及输入和输出接口电子设备。本发明的优选实施方式通过将变换器和热系统的元件放置到核心模块上来将这些元件分离出来。专用元件，比如磁性元件、滤波器、电流传感器、继电器等，位于单独的专用模块上。通过将相同的基本功率变换模块用于宽范围的功率大小和应用，功率变换模块可以在允许有显著成本效益的规模经济下进行制造。另外，该模块可被设计成并联连接，以适应多种功率级输出和包括双向的功率流。

参照图1，图中示出了根据本发明一种实施方式所构成的功率变换组件100。在图1的实施方式中，功率变换组件100包括两个核心功率变换模块102和104(有时被称作是″核心模块″)，其连接到两个专用接口模块106和108上。功率变换和热管理是通过核心功率模块102和104来处理的。磁性元件、滤波器、接触器、继电器、电流传感器及其他专用元件不是功率变换模块102和104的一部分。这允许功率变换模块102和104能够灵活地应对非常宽范围的应用、功率级和拓扑结构，而不需要为每种特定应用重新设计。因此，通过将专用元件106和108从核心功率变换模块102和104中分离出来，形成了可以根据应用而轻松改变的电源组件。

核心模块102和104优选地包括热系统110、用于功率变换开关的栅极驱动器和电源元件、可选的功率接口电子设备、控制电子设备和结构化的输入/输出接口电子设备，这些都安装在外壳112内。该控制电子设备是可编程的以便其能对每个应用而变化。专用接口模块106和108包括专用元件，比如交流/直流接触器、电流传感器、电磁干扰滤波器等等。如图1所示，核心模块102和104可以并联以提高电源100的最大功率处理能力并给多个专用模块106和108供电。这优选通过为各个核心模块102和104提供直流母线来实现，其中直流母线可以与另一个核心模块的直流母线并联连接。因此，相同的基本功率变换模块102或104可以用来产生宽范围的功率级或额定值。相反地，当传统的系统使用不同的功率变换元件比如逆变器或驱动器、并且所有有关的开关装置都并联连接时，必须对各个功率模块进行定制修改来满足并行工作。本发明对于多种功率级采用相同的核心功率变换模块102和104，以使这种并行工作变得简单。在这种情况下，可以使用单个用户接口114来控制每个核心模块102和104。

热系统、IGBT的栅极驱动器或用于其它功率半导体开关和电源元件的驱动电路、可选的功率接口电子设备、控制电子设备、输入输出接口电子设备、交流/直流接触器、电流传感器、电磁干扰滤波器等部件的电气和机械设计是常规的并且是本领域技术人员很容易理解的，因此没有详细示出。本发明的目的是在电源组件内部提供这些功能元件的新颖的模块化布置和结构。

通常，与应用和功率相关的磁性元件、滤波器等是与基本的功率变换开关(例如IGBT)和热系统组合在一起的。通过从非专用元件中分离出专用元件，基本的功率变换模块可以和所需的专用元件重新使用。这样，核心模块可以建立在独立的高容量、高效线路上，并与处于分离制造位置的专用功率级元件相连接。输入和输出功率半导体开关，比如IGBT，安装在包括散热器(气冷或液冷)的灵活的热系统组件上，以实现构造的容易性和灵活性。当需要改变核心模块102和104的功率半导体开关时，可以通过简单地替换安装在灵活热组件(气冷或液冷)上的功率半导体开关来完成。然而，在核心功率变换模块中经常可以使用相同的IGBT或等效的功率半导体开关来用于多种应用或拓扑结构，这可简单地通过改变专用子板、对控制软件进行重新编程、并安装适当的硬件逻辑模块就能实现。

现在，参照图2(a-c)，图中示出了核心功率模块200的一种实施方式。核心功率模块200(图1中的102，104)具有容纳和保护该模块的内部元件的外壳202。如图2(b)和2(c)所示，外壳202包括可移走的端盖204。外壳202是设计成模块化的和灵活的，由此可以容易地进行配置以实现各种应用。例如，可以容易地改变电子控制设备的数目和配置以满足应用的要求。另外，外壳202的测面是可以取下的，这样，可以容易地并联连接多个核心模块200，从而提供最大的可扩展性。还设有用户接口206，其允许用户复位或配置功率变换器。用户接口206可以是用于电机驱动器的遥控装置。然而，本领域的技术人员很容易理解，特定应用所需要的任何用户输入都可以包含在用户接口206内，而只对核心模块200做最小的修改。核心功率模块200具有允许专用电路与核心模块相联接的电气接口208。

核心功率模块200上设有允许热系统210散热的通风孔210。该热系统包括例如风扇、散热器、换热器和/或液冷盘等元件，该热系统被定向成不会妨碍通向磁性元件的接口208。这样便于连接和配置磁性元件。功率变换电子设备领域的技术人员会理解，功率模块200的热管理功能可以根据气冷或液冷方案进行实施。

如图2(c)所示，核心模块200包括电容器组212和开关装置214，用于将电源从一组电气参数变换到另一组电气参数。开关装置214(在这里有时称为″IGBT″或″功率半导体开关″)优选地安装在散热器上来提高核心模块200的散热能力，从而来处理需要更大功率的应用。另外，核心功率变换模块200中的开关装置214不是垂直地堆叠或组合的，从而不会使得热量的散失将从较低一个传到顶端的一个。这允许核心功率变换模块200具有更大的应用灵活性并减小变换器内的开关装置214上的热应力。在不堆叠变换器和逆变器内的功率变换元件时，该热效率也允许更有效地利用功率半导体器件比如IGBT。开关装置214还优选地安装热量子系统，其可以很容易地进行更换，而不需要重新设计或重新配置核心功率变换模块200。

现在，参照图3(a)和3(b)，图中示出了专用模块302和304的例子。专用模块302和304包含专用元件，比如磁性变压器和感应器306(有时在这里总体称为″磁性元件″)，接触器308，滤波器310，继电器，电流传感器，等等。专用模块壳体312设计成紧密配合核心模块外壳202。另外，触点(图3中未示出)被设置在专用模块302和304上，这允许其电连接核心模块200(图1中102，104)。图3所示的专用模块仅仅是示例性的，并且本领域技术人员很容易理解，各种各样的专用模块302和304可以被设计成与本发明的核心模块物理和电连接。

本设计的基本方案是将功率变换器的典型的驱动逆变器和变换器设计功能分离成独立的组件。现在参照图4，图中示出了本发明中控制逻辑电子设备的一个实施方式的布局框图。公共侧变换器具有变换器或公共侧主控制板402，电动机侧逆变器具有逆变器或电动机侧主控制板404。公共侧主控制板402连接到公共侧变换器的产品接口板406。产品接口板406又连接到一组栅极驱动板408。以类似方式，逆变器主控制板404连接到电机侧逆变器的产品接口板410，产品接口板410又连接到一组栅极驱动板412。还设有用户输入/输出板414，其允许功率变换器联接到特定的用户应用并适合于该特定的用户应用。该低层结构还被设计成具有灵活的设计，使得新的软件或任意组件都是处理新的应用所需要的。例如，产品接口板406和410被设计成使得它们可以被容易地替换为任意的适合特定应用的接口板。另外，栅极驱动器位于栅极驱动板412和408上，使得其可以容易地替换为具有不同特性的栅极驱动板。因此，将功率变换器分为一组互连的板可以使功率变换器容易地适合于各个应用，这只要简单地通过重新配置那些应用所需的板就可实现。

现在参照图5，所示出的框图说明了核心模块502(图1的102，104)和专用模块504(图3(a)和3(b)中302，304)之间的功率变换器的功能的划分。核心模块502包含热系统506、功率变换器功率半导体开关508和控制电子设备510。热系统506位于核心模块502内，因此其不会干扰接口电子设备514。功率变换器功率开关508设置在子组件或选配电路板上，这样其可以容易地被替换为第二功率变换器508来改变功率变换器的性能特性。控制电子设备510优选是可编程的，这样核心模块502的性能还可以简单地通过对控制电子设备510重新编程而改变。接口电子设备514用来将核心模块502联接到专用模块504上。另外，核心模块502优选地提供到DC母线512的接入，这样，使得多个核心模块502的直流母线512可以并联连接来提高功率级。

专用模块504包括接口电子设备516，用于配合核心模块502的接口电子设备514，并接收核心模块502的输出。图5中所示的专用模块504包括功率逆变器524、电流传感器518、接触器520、滤波器522和磁性元件526。然而，本领域的技术人员应理解的是，该应用模块504具体地适合特定的应用，并且，在该应用模块上的确切元件取决于其所适合的特定应用。

图6-17中示出了根据本发明的实施方式构成的各种功率变换器装置。更具体地，图6示出了用于安装本发明的一个实施方式的模块化机壳结构602。专用模块具有输入/输出面板604，其构成了功率变换器的输入和输出。功率变换器606被包含在核心功率变换模块内，并且用于电机驱动的功率滤波电抗器608安装在核心模块的热系统附近。在该应用中，该再生变换器将该电抗器608用作在交流线路和直流母线之间的阻抗。在这种情况下，电抗器位于机壳的底板上，这是因为它太重了而不能安装在子板上。

图7是根据本发明的一个实施方式用于安装电机驱动器的互连机壳结构702的平面图。机壳704和安装在其内部的功率变换器被设计成并联连接，用来以与核心模块自身大致相同的方式适应需要多个功率变换器或大功率的应用。该机壳的尺寸使功率电抗器708可以邻接热系统来安装。输入面板704和输出面板706安装在机壳702的相邻端部处用以便于连接到外部设备。

图8是从机壳802中取出的图7中电机驱动器的平面图。功率电抗器806安装在核心模块的端部上。输入面板802和输出面板804安装在专用模块上，并联接到安装在核心模块上的功率变换器808。连接到输入子面板802的功率变换器被用作输入变换器，其用于再生；与专用模块的输出804连接的另一功率变换器被用作逆变器来驱动电机。这是相同的基本功率变换模块如何被用来实现两种不同功能的一个例子。因此，本发明模块化和灵活性是独特的。

图9是根据本发明的实施方式构成的示例性功率变换模块的平面图。图中示出了冷却系统902和功率变换器组件904安装在核心模块上。

图10是图9中的功率变换模块的平面图，其中控制子面板被移除，示出了安装在核心模块上的开关1002和电容器组1004。

图11是用于图10中的功率变换模块的核心模块的平面图，其热量冷却系统端盖被移除以显示出功率变换模块的冷却风机1102。

图12是用来与本发明的实施方式一起使用的示例性气冷式散热器1202的平面图。散热器1202热连接到开关1204上并包括气冷散热片1206。

图13是用来与本发明的实施方式一起使用的液冷式散热器1302的平面图。水冷板1302热连接到开关1304上并包括常规的冷却水输入和输出端1306。

图14是示例性输入面板的平面图，其用于根据本发明的实施方式构成的专用模块。如上所述，输入面板1402包括专用元件例如电磁干扰滤波器1404、交流接触器1406、电流传感器1408、预充电印刷电路板1410和预接触器熔断器1412。

图15是输出面板1502的平面图，其用于根据本发明的实施方式构成的专用模块。输出面板1502包括直流场组件1504、直流接触器1506、滤波器1508和电流传感器1510。用于专用模块的输入面板1402和输出面板1502仅仅是示例性的，并且根据本发明，多种输入输出面板可以被安装在专用模块上。

图16是组合输入/输出面板1602的平面图，其用于根据本发明的实施方式构成的单模块电机驱动器应用的专用模块。输入/输出面板1602包括所有的专用的输入/输出元件，例如电磁干扰滤波器1604、交流接触器1606、预充电印刷电路板1608、预充电接触器熔断器1610，直流场组件1612、直流接触器1614、滤波器1616、电流传感器1618、场接线盒1620和直流接触器印刷电路板1622。

本发明的优选实施方式可以处理用于各种领域的应用的双向功率流，比如一般工业、升降机、起重机、吊车、物料输送和替代能源。例如，在升降机应用中，该设计可以被配置成允许完全的四象限的或完全的线再生功率变换器，以用于交流和直流电机。输入或输出功率可以是交流或直流电压。因为该拓扑结构可以容易地重新进行配置，所以提供的功率类型是灵活的。在升降机的终端用途应用中，电源是交流线路，然而，如果将该系统重新配置成简单的输出逆变器，则输入可以是来自于光生伏打板的直流电源。

本发明的模块化功率变换器，比现有技术有所改进，表现在，其允许同样的基本核心组件被用于生成多种功率级，允许该变换模块在直流母线级的并联，并且其提供了灵活的控制器和输入/输出接口。另外，本发明提供了容易的交流和直流控制以及双向功率流控制。功率变换元件包含在可配置或可扩展的外壳内，以适应于宽范围的应用。对于宽范围的应用，在时间和成本方面所需要的产品资源显著地减少了，这是因为研制该产品的时间仅限于选择非功率变换元件和选择适当的电路板本身。在传统的电机驱动设计中，目标是在特定的尺寸、功率和有限的应用目的上最优化整个功率变换成本。本发明最优化了功率变换的成本和尺寸，但是分离开了与应用和功率相关的元件的集成。

因此，尽管已经描述了本发明中新型实用的模块化功率变换器组件的特定实施方式，但这些实施方式不是对发明范围的限制，除非在下面的权利要求中阐明。

Claims (23)

1、一种用于为功率消耗设备供电的模块化功率变换器，该模块化功率变换器包括：

核心功率变换模块，其用于接收来自电源的功率并将所述功率从第一组功率特性变换到第二组功率特性，其中所述核心功率变换模块具有至少一个功率变换开关和一输出连接器；和

专用模块，其适合于可移除地联接到所述输出连接器上，其中所述专用模块包含一些功率元件和专用元件，其设计成将所述核心功率变换模块连接到特定的功率消耗应用。

2、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述至少一个功率变换元件安装在联接到所述核心功率变换模块的子板上。

3、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述核心功率变换模块适合于与至少一个附加的核心功率变换模块并联连接，使得所述核心功率变换模块的功率输出被合并在一起。

4、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述专用模块包含滤波器、接触器、继电器和电流传感器中的至少一个。

5、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述核心功率变换模块包括热管理系统。

6、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述模块化电源配置成允许双向流或非再生流。

7、如权利要求1所述的模块化功率变换器，其中所述核心功率变换模块的母线电容大致沿所述输出均匀分布。

8、一种功率变换器，用于接收具有第一组参数的电功率并将所述电功率变换成具有第二组参数的电功率，所述电源包括功率变换模块，该功率变换模块适合接纳多个专用模块中的一个，其中所述功率变换模块具有至少一个功率变换开关，并且其中所述专用模块具有至少一个功率元件。

9、如权利要求8所述的功率变换器，其中所述功率变换模块具有母线。

10、如权利要求9所述的功率变换器，其中所述功率变换模块适合于与第二功率变换模块并联连接，使得所述功率变换模块的所述母线与所述第二功率变换模块的母线并联连接。

11、如权利要求8所述的功率变换器，其中所述至少一个功率元件安装在所述功率变换模块的子板组件上。

12、如权利要求8所述的功率变换器，其中所述功率变换器配置成允许双向功率流或非再生功率流。

13、如权利要求8所述的功率变换器，其中所述专用模块可以包含滤波器、接触器、继电器和电流传感器中的至少一个。

14、如权利要求8所述的模块化功率变换器，其中所述功率变换模块包括散热系统。

15、一种模块化功率变换器系统，适合于提供具有不同功率特性的可变功率值，所述功率变换器包括核心模块，该核心模块具有至少一个功率变换器开关，用于从电源接收功率并将所述功率转换成母线电压并将所述母线电压耦合至母线，其中所述核心模块具有输出连接器，该输出连接器适合于接纳多个专用功率逆变器模块中的至少一个，使得所述母线电压耦合至所述专用模块。

16、如权利要求15所述的模块化功率变换器系统，其中所述核心模块被配置成与第二核心模块并联连接，使得所述核心模块的所述母线电联接到所述第二核心模块的母线。

17、如权利要求15所述的模块化功率变换器系统，其中所述至少一个功率变换器开关安装在所述核心模块的选配电路板上。

18、如权利要求15所述的模块化功率变换器系统，其中所述模块化功率变换器配置成允许双向功率流或非再生功率流。

19、如权利要求15所述的模块化功率变换器系统，其中所述专用功率逆变器模块可以包含滤波器、接触器、继电器和电流传感器中的至少一个。

20、如权利要求1所述的模块化功率变换器系统，其中所述核心模块包括选配板联接器，用于接纳多个选配电路板之一。

21、一种模块化功率变换器设计，包括：

模块化的且可扩展的机械封装装置；

模块化的且可扩展的功率变换装置；

模块化的且可扩展的热管理装置；

模块化的且可配置的硬件逻辑；和

模块化的且可配置的控制软件。

22.如权利要求21所述的模块化功率变换器，其中所述变换器可以配置成支持从任何交流或直流电源到任何交流或直流负载的功率变换。

23、如权利要求21所述的模块化功率变换器，其中所述变换器被配置成为双向的风力发电机驱动器。

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