DE102013217258A1

DE102013217258A1 - Device for converting a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current

Info

Publication number: DE102013217258A1
Application number: DE201310217258
Authority: DE
Inventors: Benito Liccardi; Michael Daurer; Daniel Ruppert
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Umrichtung eines Gleichstroms in einen einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung (10), die für jede Phase (P1, P2, P3) eine Schalteinheit (11, 12, 13) mit einer Anzahl an Leistungsschaltelementen umfasst, sowie eine Treibervorrichtung (20), die zur Ansteuerung einer jeweiligen Schalteinheit (11, 12, 13) eine der Schalteinheit (11, 12, 13) zugeordnete Treibereinheit (21, 22, 23) umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Zwischenkreiskondensatorvorrichtung (30) und eine Steuereinheit (40) zur Steuerung und Überwachung der Leistungsschaltvorrichtung (10). Die für die Umrichtung einer Phase (P1, P2, P3) erforderlichen Komponenten sind in einem jeweiligen Modul (1, 2, 3) angeordnet.A device for converting a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current is described. The device comprises a power switching device (10) which comprises for each phase (P1, P2, P3) a switching unit (11, 12, 13) with a number of power switching elements, and a driver device (20) which is used to drive a respective switching unit ( 11, 12, 13) comprises a drive unit (21, 22, 23) associated with the switching unit (11, 12, 13). Furthermore, the device comprises an intermediate circuit capacitor device (30) and a control unit (40) for controlling and monitoring the power switching device (10). The components required for the conversion of one phase (P1, P2, P3) are arranged in a respective module (1, 2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umrichtung eines Gleichstroms in einen einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom.The invention relates to a device for converting a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current.

Eine solche Vorrichtung wird als Inverter bezeichnet und kommt z. B. in Fahrzeugen zum Einsatz, bei denen eine mehrphasige Antriebsmaschine aus einem Energiespeicher gespeist wird, welcher eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom bereitstellt. Bei dieser beschriebenen Anwendung in einem Fahrzeug wird als Energiequelle z. B. eine wiederaufladbare Hochvolt(HV)-Batterie oder eine Brennstoffzelle eingesetzt. Die Antriebsmaschinen sind in der Regel dreiphasig aufgebaut. Inverter werden darüber hinaus z. B. auch in der Photovoltaik, bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) oder für Beleuchtungszwecke eingesetzt. In der nachfolgenden Beschreibung wird ausschließlich auf eine Anwendung in einem Fahrzeug Bezug genommen, wobei dies lediglich beispielhaft erfolgt und nicht als einschränkend zu betrachten ist.Such a device is referred to as an inverter and comes z. As used in vehicles in which a multiphase drive machine is fed from an energy storage, which provides a DC voltage or a DC current. In this application described in a vehicle is used as an energy source z. As a rechargeable high voltage (HV) battery or a fuel cell used. The drive machines are usually constructed in three phases. Inverters are also z. B. also used in photovoltaics, in uninterruptible power supplies (UPS) or for lighting purposes. In the following description, reference will be made solely to an application in a vehicle, which is by way of example only and is not to be considered as limiting.

1 zeigt in einer schematischen, auseinander gezogenen Darstellung den Aufbau eines typischen, dreiphasigen Inverters 100. Der Inverter 100 umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung 10, eine Treibervorrichtung 20, eine Zwischenkreiskondensatorvorrichtung 30 und eine Steuereinheit 40. 1 shows in a schematic, exploded view of the structure of a typical, three-phase inverter 100 , The inverter 100 includes a power switching device 10 , a driver device 20 , an intermediate circuit capacitor device 30 and a control unit 40 ,

Die Leistungsschaltvorrichtung 10 umfasst für jede Phase P1, P2, P3 eine Schalteinheit 11, 12 und 13. Die Schalteinheiten 11, 12, 13 sind z. B. Halbbrücken, die aus zwei seriell miteinander verschalteten Leistungsschaltelementen, z. B. MOSFETs, gebildet sind. Die Schalteinheiten 11, 12, 13 sind in einem gemeinsamen, nicht explizit dargestellten Gehäuse angeordnet, in dem die Schalteinheiten 11, 12, 13 in einer gemeinsamen Ebene auf jeweiligen Trägerplatten oder einer gemeinsamen Trägerplatte (sog. Platine(n)) angeordnet sind. Die Trägerplatte oder die Trägerplatten sind an einen gemeinsamen Kühlkörper angebunden, welcher die im Betrieb der Leistungsschaltelemente anfallende Wärme (Verlustleistung) nach außen abführt und beispielsweise eine Bodenplatte des Gehäuses darstellt.The power switching device 10 comprises a switching unit for each phase P1, P2, P3 11 . 12 and 13 , The switching units 11 . 12 . 13 are z. B. half-bridges, consisting of two serially interconnected power switching elements, z. As MOSFETs are formed. The switching units 11 . 12 . 13 are arranged in a common, not explicitly shown housing, in which the switching units 11 . 12 . 13 in a common plane on respective carrier plates or a common carrier plate (so-called board (s)) are arranged. The carrier plate or the carrier plates are connected to a common heat sink, which dissipates the heat generated during operation of the power switching elements (power loss) to the outside and, for example, represents a bottom plate of the housing.

Aus dem Gehäuse ist eine Vielzahl an elektrischen Anschlüssen geführt. Über die Anschlüsse DC und BP, welche separat für jede Schalteinheit 11, 12, 13 vorgesehen sind, wird den Schalteinheiten 11, 12, 13 eine Gleichspannung bzw. ein Gleichstrom zugeführt. Die Anschlüsse DC einer jeweiligen Schalteinheit 11, 12, 13 können außerhalb oder innerhalb des Gehäuses elektrisch miteinander verbunden sein. Ebenso können die Anschlüsse BP einer jeweiligen Schalteinheit 11, 12, 13 außerhalb oder innerhalb des Gehäuses elektrisch miteinander verbunden sein. Ein Ausgang OUT_P1 der Schalteinheit 11 stellt den Ausgang der ersten Phase P1 des Inverters dar, der mit einer zugeordneten ersten Phase einer nicht dargestellten Antriebsmaschine verbunden wird. Ein Ausgang OUT_P2 der Schalteinheit 12 stellt den Ausgang der zweiten Phase P2 des Inverters 100 dar, der mit einer zugeordneten zweiten Phase der Antriebsmaschine verbunden wird. Ein Ausgang OUT_P3 der Schalteinheit 13 stellt den Ausgang der dritten Phase P3 des Inverters 100 dar, der mit einer zugeordneten dritten Phase der Antriebsmaschine verbunden wird.From the housing a variety of electrical connections is performed. Via the connections DC and BP, which separately for each switching unit 11 . 12 . 13 are provided, the switching units 11 . 12 . 13 supplied with a DC voltage or a direct current. The connections DC of a respective switching unit 11 . 12 . 13 can be electrically connected to each other outside or inside the housing. Likewise, the terminals BP of a respective switching unit 11 . 12 . 13 be electrically connected to each other outside or inside the housing. An output OUT_P1 of the switching unit 11 represents the output of the first phase P1 of the inverter, which is connected to an associated first phase of a prime mover, not shown. An output OUT_P2 of the switching unit 12 represents the output of the second phase P2 of the inverter 100 which is connected to an associated second phase of the prime mover. An output OUT_P3 of the switching unit 13 represents the output of the third phase P3 of the inverter 100 which is connected to an associated third phase of the prime mover.

Weitere Anschlüsse sind pro Steuereinheit 11, 12, 13 zu der Treibervorrichtung 20 für die Übertragung eines jeweiligen Treibersignals TS_P1, TS_P2 und TS_P3 und für den Anschluss der jeweiligen Steuereinheiten 11, 12, 13 an die Zwischenkreiskondensatorvorrichtung 30 vorgesehen. Diese sind mit L2_P1, L2_P2, L2_P3 bezeichnet.Other connections are per control unit 11 . 12 . 13 to the driver device 20 for the transmission of a respective driver signal TS_P1, TS_P2 and TS_P3 and for the connection of the respective control units 11 . 12 . 13 to the DC link capacitor device 30 intended. These are labeled L2_P1, L2_P2, L2_P3.

Die Treibervorrichtung 20 umfasst für jede Phase P1, P2, P3 eine Treibereinheit 21, 22, 23. Die Treibereinheit 21 ist der Schalteinheit 11 zugeordnet und gibt an diese das Treibersignal TS_P1 ab. Die Treibereinheit 22 ist der Schalteinheit 12 zugeordnet und gibt an diese das Treibersignal TS_P2 ab. Die Treibereinheit 23 ist der Schalteinheit 13 zugeordnet und gibt an diese das Treibersignal TS_P3 ab. Die Treibereinheiten 21, 22, 23 sind in einem gemeinsamen, nicht explizit dargestellten Gehäuse (nachfolgend: Treibergehäuse) angeordnet, wobei dieses Treibergehäuse auf dem Gehäuse der Leistungsschaltvorrichtung 10 angeordnet wird. Eine mechanische Verbindung der beiden Einheiten wird zumindest teilweise durch die Anschlusskontakte für die Treibersignale TS_P1, TS_P2 und TS_P3 hergestellt. Das Treibergehäuse umfasst darüber hinaus elektrische Anschlüsse L1_P1, L1_P2, L1_P3 zu der Zwischenkreiskondensatorvorrichtung 30.The driver device 20 For each phase P1, P2, P3, a driver unit is included 21 . 22 . 23 , The driver unit 21 is the switching unit 11 assigned and outputs to this the driver signal TS_P1. The driver unit 22 is the switching unit 12 assigned and outputs to this the driver signal TS_P2. The driver unit 23 is the switching unit 13 assigned and outputs to this the driver signal TS_P3. The driver units 21 . 22 . 23 are arranged in a common, not explicitly shown housing (hereinafter: driver housing), said driver housing on the housing of the power switching device 10 is arranged. A mechanical connection of the two units is at least partially produced by the connection contacts for the driver signals TS_P1, TS_P2 and TS_P3. The driver housing further includes electrical connections L1_P1, L1_P2, L1_P3 to the DC link capacitor device 30 ,

Auf der Treibervorrichtung 20 ist die Steuereinheit 40 angeordnet. Die Steuereinheit 40 umfasst alle für die Steuerung und Überwachung notwendigen Komponenten des Inverters. Diese sind in einem gemeinsamen, nicht explizit dargestellten Gehäuse (nachfolgend: Steuereinheitgehäuse) angeordnet, wobei dieses Steuereinheitgehäuse auf dem Treibergehäuse angeordnet wird. Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Steuereinheitgehäuse und dem Treibergehäuse sind jeweils entsprechende Anschlüsse aus den Gehäusen geführt. Insbesondere wird von der Steuereinheit ein jeweiliges Treibersignal GDS_P1, GDS_P2, GDS_P3 zur Ansteuerung der Schalteinheiten 11, 12, 13 an die Treibervorrichtung übertragen.On the driver device 20 is the control unit 40 arranged. The control unit 40 includes all components of the inverter necessary for control and monitoring. These are arranged in a common, not explicitly shown housing (hereinafter: control unit housing), wherein this control unit housing is arranged on the driver housing. In order to produce an electrical connection between the control unit housing and the driver housing, respective connections are made from the housings. In particular, the control unit receives a respective driver signal GDS_P1, GDS_P2, GDS_P3 for controlling the switching units 11 . 12 . 13 transmitted to the driver device.

Die Zwischenkreiskondensatorvorrichtung 30, die einen oder mehrere Kondensatoren umfasst, ist als separate Komponente seitlich an den Gehäusestapel aus Leistungsschaltvorrichtung 10, Treibervorrichtung 20 und Steuereinheit 40 angekoppelt.The DC link capacitor device 30 , which comprises one or more capacitors, is as a separate component on the side of the housing stack of power switching device 10 , Driver device 20 and control unit 40 coupled.

Die Anschlüsse der Leistungsschaltvorrichtung 10 sind z. B. als Schraubanschlüsse ausgebildet, d. h. die genannten Anschlüsse DC, BP, OUT_P1, OUT_P2, OUT_P3, L2_P1, L2_P2, L2_P3 sind als Kontaktflächen mit einer jeweiligen Bohrung ausgebildet, welche z. B. mit einem Schraubbolzen mechanisch und elektrisch verbindbar sind. The connections of the power switching device 10 are z. B. formed as screw terminals, ie said connections DC, BP, OUT_P1, OUT_P2, OUT_P3, L2_P1, L2_P2, L2_P3 are formed as contact surfaces with a respective bore, which, for. B. are mechanically and electrically connected with a bolt.

Der Inverter 100 weist aufgrund des beschriebenen Aufbaus eine signifikante Größe auf. insbesondere bei der Verwendung in einem Fahrzeug kann dies bei beengten Platzverhältnissen zu Problemen in der Unterbringung führen, da eine optimale Kühlanbindung der Leistungsschaltvorrichtung 10 für die Funktion zwingend erforderlich ist. Unter Umständen muss der Inverter dann an, an sich nicht geeigneten Orten untergebracht werden.The inverter 100 has a significant size due to the construction described. In particular, when used in a vehicle, this can lead to problems in housing in confined spaces, as an optimal cooling connection of the power switching device 10 is mandatory for the function. Under certain circumstances, the inverter must then be accommodated in unsuitable locations.

Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Inverters besteht darin, dass sowohl die Leistungspfade (DC, BP, OUT_P1, OUT_P2, OUT_P3, L1_P1, L1_P2, L1_P3, L2_P1, L2_P2, L2_P3) als auch die Logikpfade (GDS_P1, GDS_P2, GDS_P3, TS_P1, TS_P2, TS_P3) eine komplexe Verbindungstechnik erfordern, welche den in einem Fahrzeug auftretenden Vibrationen standhalten muss.A further disadvantage of the described inverter is that both the power paths (DC, BP, OUT_P1, OUT_P2, OUT_P3, L1_P1, L1_P2, L1_P3, L2_P1, L2_P2, L2_P3) and the logic paths (GDS_P1, GDS_P2, GDS_P3, TS_P1, TS_P2 , TS_P3) require a complex connection technique that must withstand the vibrations occurring in a vehicle.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zwar die Leistungsschaltelemente der Schalteinheiten 11, 12, 13 aufgrund der direkten Kopplung an einen Kühlkörper gut gekühlt sind.Another disadvantage is that although the power switching elements of the switching units 11 . 12 . 13 are well cooled due to the direct coupling to a heat sink.

Die Zwischenkreiskondensatorvorrichtung 30 ist jedoch nicht optimal an den Kühlkörper angebunden, was jedoch ausschlaggebend für die Lebensdauer des Inverters ist.The DC link capacitor device 30 However, it is not optimally connected to the heat sink, but this is crucial for the life of the inverter.

Zudem besteht das Problem, dass teilweise aufgrund der recht langen Leitungen, über die hochfrequente Signale übertragen werden, EMV(Elektromagnetische Verträglichkeit)-Probleme auftreten können. Um EMV-Probleme zu vermeiden, muss eine aufwändige und teure Verbindungstechnik zwischen den einzelnen mechanischen Komponenten vorgesehen werden.There is also the problem that EMC (electromagnetic compatibility) problems may occur due in part to the rather long lines over which high-frequency signals are transmitted. In order to avoid EMC problems, a complex and expensive connection technology between the individual mechanical components must be provided.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Umrichtung eines Gleichstroms in einen einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom anzugeben, welche baulich und/oder funktional verbessert ist.It is therefore an object of the present invention to provide a device for directing a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current, which is structurally and / or functionally improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a device according to the features of claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Es wird eine Vorrichtung zur Umrichtung eines Gleichstroms in einen einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom vorgeschlagen, die eine Leistungsschaltvorrichtung, eine Treibervorrichtung, eine Zwischenkreiskondensatorvorrichtung und eine Steuereinheit umfasst. Die Leistungsschaltvorrichtung umfasst für jede Phase eine Schalteinheit mit einer Anzahl an Leistungsschaltelementen. Die Schalteinheit ist z. B. eine aus zwei seriell miteinander verschalteten Leistungsschaltelementen, wie z. B. MOSFETs, gebildete Halbbrücke. Die Treibervorrichtung umfasst zur Ansteuerung einer jeweiligen Schalteinheit eine der Schalteinheit zugeordnete Treibereinheit. Das heißt, die Anzahl der Treibereinheiten hängt von der Anzahl der Schalteinheiten und damit der Anzahl der Phasen ab. Die Zwischenkreiskondensatorvorrichtung umfasst einen oder mehrere Kondensatoren sehr hoher Leistungsdichte und dient der Verkopplung des Gleichspannungs- und des Wechselspannungsnetzes. Die Steuereinheit ist zur Steuerung und Überwachung der Leistungsschaltvorrichtung vorgesehen. Erfindungsgemäß sind die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten in einem jeweiligen Modul angeordnet.A device is proposed for converting a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current, which comprises a power switching device, a driving device, an intermediate circuit capacitor device and a control unit. The power switching device comprises a switching unit with a number of power switching elements for each phase. The switching unit is z. B. one of two serially interconnected power switching elements such. B. MOSFETs, formed half-bridge. The driver device comprises a drive unit assigned to the switching unit for driving a respective switching unit. That is, the number of driver units depends on the number of switching units and thus the number of phases. The DC link capacitor device comprises one or more capacitors of very high power density and serves to couple the DC voltage and the AC voltage network. The control unit is provided for controlling and monitoring the power switching device. According to the invention, the components required for the conversion of a phase are arranged in a respective module.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl an Modulen auf. Daraus, dass innerhalb eines Moduls Leitungslängen minimiert werden können, resultiert eine reduzierte EMV-Abstrahlung durch die niederinduktive Anbindung des Zwischenkreiskondensators an die weiteren elektronischen Komponenten. Die Integration sämtlicher für eine Phase notwendiger Komponenten ermöglicht zudem eine Reduzierung von Systemschnittstellen. Dadurch ist ein erfindungsgemäßer Inverter weniger anfällig gegenüber Vibrationen, was den Einsatz in einem Fahrzeug begünstigt.The inventive device has a number of phases corresponding number of modules. From the fact that cable lengths can be minimized within a module, a reduced EMC radiation results from the low-inductance connection of the DC link capacitor to the other electronic components. The integration of all components necessary for one phase also enables a reduction of system interfaces. As a result, an inverter according to the invention is less susceptible to vibrations, which favors use in a vehicle.

Es ist weiterhin eine bessere thermische Anbindung des Zwischenkreiskondensators an einen Kühlkörper möglich, was zu einer erhöhten Lebensdauer des Zwischenkreiskondensators führt.Furthermore, a better thermal connection of the DC link capacitor to a heat sink is possible, which leads to an increased service life of the DC link capacitor.

In einer Ausgestaltung umfassen die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten zumindest die Schalteinheit mit der Anzahl an Leistungsschaltelementen (z. B. die jeweilige Halbbrücke), die der Schalteinheit zugeordnete Treibereinheit zur Ansteuerung der Anzahl an Leistungsschaltelementen der Schalteinheit und einen Phasen-Zwischenkreiskondensator. Optional können die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten eine die Treibereinheit steuernde Steuereinheit umfassen. Es kann alternativ auch eine gemeinsame Steuereinheit für alle Phasen der Vorrichtung vorgesehen sein, welche dann in einem von dem oder den Modulen unterschiedlichen Bauteil verwirklicht ist. Die zur Steuerung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung erforderlichen Komponenten (wie z. B. ein Mikrocontroller, passive Bauelemente, usw.) können auch verteilt angeordnet sein, so dass die für die Umrichtung einer jeweiligen Phase notwendigen Komponenten in der Steuereinheit des Moduls und übergeordnete Komponenten, welche z. B. für das Zusammenspiel mehrere Phasen erforderlich sind, in einer Modulexternen Steuereinheit angeordnet sind. Optional können die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten ferner eine Strommesseinrichtung umfassen.In one embodiment, the components required for the conversion of a phase include at least the switching unit with the number of power switching elements (eg the respective half-bridge), the drive unit associated with the switching unit for controlling the number of power switching elements of the switching unit and a phase DC link capacitor. Optionally, the components required to redirect a phase may include a controller controlling the driver unit. Alternatively, a common control unit can be provided for all phases of the device, which is then implemented in a different component of the module or modules. The components required for the control of a device according to the invention (such as eg a microcontroller, passive components, etc.) can also be distributed such that they are necessary for the conversion of a respective phase Components in the control unit of the module and higher-level components, which z. B. for the interaction of several phases are required, are arranged in a module external control unit. Optionally, the components necessary for the conversion of a phase may further comprise a current measuring device.

Die Komponenten können selektiv in einem gemeinsamen Halbleiter integriert sein. Zum Beispiel können die Leistungsschalteinheit und die Treibereinheit in einem gemeinsamen Halbleiter integriert sein. Zusätzlich kann in den Halbleiter auch der Zwischenkreiskondensator integriert sein. Eine Strommessvorrichtung, die den auf der Wechselstromseite fließenden Strom misst, kann in den Halbleiter integriert sein. Der Zwischenkreiskondensator kann z. B. als Folienkondensator ausgebildet sein. Der Zwischenkreiskondensator kann auch als keramischer Kondensator ausgebildet sein.The components may be selectively integrated in a common semiconductor. For example, the power switching unit and the driver unit may be integrated in a common semiconductor. In addition, the intermediate circuit capacitor can also be integrated into the semiconductor. A current measuring device which measures the current flowing on the AC side can be integrated in the semiconductor. The DC link capacitor can, for. B. be formed as a film capacitor. The DC link capacitor can also be designed as a ceramic capacitor.

Die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch lässt sich das Modul mit wenigen Komponenten mit geringer Komplexität herstellen. Es benötigt einen nur geringen Bauraum. Das Gewicht eines solchen Moduls kann gering gehalten werden.The components required for the conversion of a phase can be arranged in a common housing. This allows the module to be manufactured with few components of low complexity. It requires only a small space. The weight of such a module can be kept low.

Die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten können in einer gemeinsamen Ebene auf einem Träger oder einer Leiterplatte angeordnet und verschaltet sein. Der Träger oder die Leiterplatte können in dem Gehäuse angeordnet sein. Der Träger oder die Leiterplatte können auf einem, vorzugsweise dünnen Boden, des Gehäuses angeordnet sein. Der Träger oder die Leiterplatte können den Boden des Gehäuses ausbilden. Der Träger oder die Leiterplatte können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.The required for the conversion of a phase components can be arranged and interconnected in a common plane on a support or a printed circuit board. The carrier or the printed circuit board can be arranged in the housing. The carrier or the printed circuit board can be arranged on a, preferably thin bottom, of the housing. The carrier or circuit board may form the bottom of the housing. The carrier or the printed circuit board may be formed in one piece or in several parts.

Die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten können direkt an einen gemeinsamen Kühlkörper angebunden sein, indem die in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Komponenten einen gleichen Abstand zu dem Kühlkörper aufweisen. Der Kühlkörper kann an den Boden des Gehäuses angebunden sein. Der Kühlkörper kann an den Träger oder die Leiterplatte angebunden sein. Der Kühlkörper kann den Boden des Moduls darstellen. Der Kühlkörper besteht vorzugsweise aus einem gut Wärme leitenden Material, z. B. einem Metall. Aus Gewichtsgründen ist Aluminium bevorzugt. Der Kühlkörper kann als Platte ausgebildet sein. Der Kühlkörper kann eine Anzahl an Kühlfinnen aufweisen.The components required for the conversion of a phase can be connected directly to a common heat sink by having the components arranged in a common plane equidistant from the heat sink. The heat sink can be connected to the bottom of the housing. The heat sink may be connected to the carrier or the circuit board. The heat sink can represent the bottom of the module. The heat sink is preferably made of a good heat conductive material, for. B. a metal. For reasons of weight, aluminum is preferred. The heat sink may be formed as a plate. The heat sink may have a number of cooling fins.

Die für die Umrichtung einer Phase erforderlichen Komponenten des Moduls können vergossen sein. Hierdurch können in dem Modul hergestellte elektrische Verbindungen, z. B. Bonddrähte, im Betrieb des Moduls aufgrund von Vibrationen nicht degradieren. Das Vergussmaterial stellt darüber hinaus einen mechanischen Schutz der in dem Modul angeordneten Komponenten sicher. Als Vergussmaterial kann z. B. ein dauerelastisches Vergussmaterial, wie z. B. ein Weichverguß (Silikon) oder ein Hardverguss (Epoxidharz), verwendet werden.The required for the conversion of a phase components of the module may be potted. As a result, electrical connections made in the module, for. As bonding wires, do not degrade during operation of the module due to vibration. The potting material moreover ensures mechanical protection of the components arranged in the module. As potting z. B. a permanently elastic potting material such. As a soft encapsulation (silicone) or a hard encapsulation (epoxy resin) can be used.

Eine Phase der Vorrichtung kann durch ein Modul oder mehrere parallel miteinander verschaltete Module gebildet sein. Dies ist einerseits zweckmäßig, wenn im Vergleich zu einem einzelnen Modul pro Phase, der durch ein jeweiliges Modul fließende Strom verringert sein soll. Hierdurch braucht pro Modul auch eine geringe Wärme nach außen abgeführt werden. Zudem wird der jeweilige Zwischenkreiskondensator nicht so stark belastet, was die Lebensdauer der Vorrichtung begünstigt. Andererseits kann durch die Parallelschaltung mehrerer Module der Strom pro Phase gegenüber einem einzigen Modul erhöht werden. Es ist bei dieser Ausgestaltung zweckmäßig für die parallel geschalteten Module eine gemeinsame Steuereinheit vorzusehen.One phase of the device may be formed by one or more modules connected in parallel with each other. On the one hand, this is expedient if, compared to a single module per phase, the current flowing through a respective module should be reduced. As a result, a small amount of heat needs to be dissipated to the outside per module. In addition, the respective DC link capacitor is not so heavily loaded, which favors the life of the device. On the other hand, by the parallel connection of several modules, the current per phase can be increased compared to a single module. It is expedient to provide a common control unit for the parallel-connected modules in this embodiment.

Der modulare Aufbau begünstigt eine einfache Skalierung der Vorrichtung zur Umrichtung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom. Insbesondere besteht keine Limitierung in der Anzahl der Phasen. Es braucht lediglich eine der Anzahl der gewünschten Phasen entsprechende Anzahl von Modulen bereit gestellt und in geeigneter Weise verschaltet werden. Der Vorteil der Skalierbarkeit ist insbesondere dann gegeben, wenn von einer B6-Brückenschaltung (d. h. 3 Phasen oder 6 Phasen oder allg. 3·n Phasen) abgewichen wird, und beispielsweise vier Phasen zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine benötigt werden.The modular design favors a simple scaling of the device for converting a direct current into an alternating current. In particular, there is no limitation in the number of phases. It only needs to be provided a number of modules corresponding to the number of desired phases and connected in a suitable manner. The advantage of scalability is given, in particular, if deviations from a B6 bridge circuit (that is to say 3 phases or 6 phases or generally 3 × n phases) are required, for example four phases for controlling an electrical machine.

Die Module, insbesondere unterschiedlicher Phasen, können an räumlich getrennten Orten angeordnet sein oder angeordnet werden. Dies ermöglicht die Unterbringung eines mehrphasigen Inverters (oder einphasigen Inverters, der mehrere parallel geschaltete Module umfasst) auch bei ungünstigen räumlichen Bedingungen, wie diese in einem Fahrzeug häufig anzufinden sind. Zum Beispiel ist es möglich, die Module an solchen Orten unterzubringen, welche eine besonders gute Kühlleistung ermöglichen, was bei der Größe eines herkömmlichen mehrphasigen Inverters meist nicht möglich ist.The modules, in particular different phases, can be arranged or arranged in spatially separated locations. This allows the accommodation of a multi-phase inverter (or single-phase inverter, which includes several modules connected in parallel) even in adverse spatial conditions, as they are often found in a vehicle. For example, it is possible to accommodate the modules in such places, which allow a particularly good cooling performance, which is usually not possible in the size of a conventional multi-phase inverter.

Die Module einer und/oder mehrerer Phasen können als mechanisch eigenständige Einheiten ausgebildet sein. Dies begünstigt die Anordnung an räumlich getrennten Orten mit den oben beschriebenen Vorteilen.The modules of one and / or several phases can be designed as mechanically independent units. This favors the arrangement in spatially separated locations with the advantages described above.

Eine wie oben beschriebene Vorrichtung ist insbesondere zur Ansteuerung einer elektrischen Antriebsmaschine eines Fahrzeugs vorgesehen. Allgemein kann die Vorrichtung darüber hinaus z. B. auch in der Photovoltaik, bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) oder für Beleuchtungszwecke verwendet werden.A device as described above is provided in particular for controlling an electric drive machine of a vehicle. In general, the device can also z. B. in photovoltaic, uninterruptible power supplies (UPS) or for lighting purposes.

Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf:
Durch die Modularisierung kann die Komplexität bei mehrphasigen Invertern reduziert werden. Die Modularisierung ermöglicht z. B. eine einfache Skalierung, unabhängig von der Anzahl der Phasen und/oder der pro Phase benötigten Ströme, indem Module in geeigneter Weise miteinander verschaltet werden.The invention has a number of advantages:
Modularization can reduce the complexity of multiphase inverters. The modularization allows z. As a simple scaling, regardless of the number of phases and / or required per phase currents by modules are interconnected in a suitable manner.

Dadurch, dass innerhalb eines Moduls Leitungslängen minimiert werden können, resultiert eine reduzierte EMV-Abstrahlung durch die niederinduktive Anbindung der Treibereinheit an die Schalteinheit. Durch die niederinduktive Anbringung des Zwischenkreiskondensators an die weiteren elektronischen Komponenten, reduzieren sich die Schaltüberschwinger und dadurch resultiert eine höhere Performance der Gesamtkomponente. Die Integration sämtlicher für eine Phase notwendiger Komponenten ermöglicht zudem eine Reduzierung von Systemschnittstellen.The fact that cable lengths can be minimized within a module results in a reduced EMC radiation due to the low-inductive connection of the driver unit to the switching unit. Due to the low-inductance attachment of the DC link capacitor to the other electronic components, reduce the switching overshoot and thereby results in a higher performance of the overall component. The integration of all components necessary for one phase also enables a reduction of system interfaces.

Es ist weiterhin eine bessere thermische Anbindung des Zwischenkreiskondensators an einen Kühlkörper möglich. Die verbesserte Kühlanbindung der Module hat eine direkte Auswirkung auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der darin angeordneten Komponenten. Sie bietet die Möglichkeit zu einem hohen Maß an Kosten- und Energieeffizienz.It is also possible a better thermal connection of the DC link capacitor to a heat sink. The improved cooling connection of the modules has a direct effect on the life and reliability of the components located therein. It offers the opportunity for a high degree of cost and energy efficiency.

Ein komponentenübergreifender Einsatz führt zu weiteren Einsparungen. Durch den neuartigen Ansatz entstehen mehrere Möglichkeiten der Skalierbarkeit und Modularisierung gesamter Invertersysteme. Alle Invertersysteme innerhalb eines Fahrzeugs können somit aus den neuen Modulen aufgebaut werden.A cross-component application leads to further savings. The novel approach gives rise to several possibilities for the scalability and modularization of entire inverter systems. All inverter systems within a vehicle can thus be built from the new modules.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. Show it:

1 eine schematische, auseinander gezogene Darstellung des Aufbaus eines bekannten dreiphasigen Inverters (B6-Brücke); 1 a schematic, exploded view of the structure of a known three-phase inverter (B6 bridge);

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls mit den für die Umrichtung einer Phase notwendigen Komponenten in einer Draufsicht; 2 a schematic representation of a module according to the invention with the necessary components for the conversion of a phase in a plan view;

3 einen Schnitt längs III-III durch das in 2 dargestellte Modul; und 3 a section along III-III through the in 2 illustrated module; and

4 eine aus drei Modulen aufgebauten, dreiphasigen Inverter (B6-Brücke). 4 a three-phase inverter made up of three modules (B6 bridge).

2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Moduls 1 mit den für die Umrichtung einer Phase notwendigen Komponenten in einer Draufsicht. Das Modul 1 stellt einen Inverter 100 dar, wenn nur eine Phase umgerichtet werden braucht. Das Modul 1 umfasst eine Schalteinheit 11 mit einer Anzahl an Leistungsschaltelementen, eine Treibereinheit 21 zur Ansteuerung der Leistungsschaltelemente der Schalteinheit 11, einen Phasen-Zwischenkreiskondensator 31 sowie eine Steuereinheit 41 zur Steuerung und Überwachung der Treibereinheit 21 (sog. Logik) sowie der Schalteinheit 11. Die Schalteinheit 11 umfasst z. B. eine Halbbrücke, die aus zwei seriell miteinander verschalteten Leistungsschaltelementen, z. B. MOSFETs, gebildet ist. Ein Treibersignal TS_P1 empfängt die Schalteinheit 11 von der Treibereinheit 21, welche wiederum ein Treibersignal GDS_P1 von der Steuereinheit 41 empfängt. Der Phasen-Zwischenkreiskondensator 31 ist über eine Leitung L1_P1 an die Treibereinheit 21 und über eine Leitung L2_P1 an die Schalteinheit 11 angeschlossen. Der Phasen-Zwischenkreiskondensator 31 kann z. B. als Folienkondensator ausgebildet sein. Der Zwischenkreiskondensator kann auch als keramischer Kondensator ausgebildet sein. Daneben kann das Modul eine nicht näher dargestellte Strommesseinrichtung umfassen, welche den auf der Ausgangsseite fließenden Strom erfasst und durch die Steuereinheit 41 zur Erzeugung des Treibersignals GDS ausgewertet wird. 2 shows a schematic representation of a module according to the invention 1 with the necessary for the conversion of a phase components in a plan view. The module 1 puts an inverter 100 when only one phase needs to be redirected. The module 1 includes a switching unit 11 with a number of power switching elements, a driver unit 21 for controlling the power switching elements of the switching unit 11 , a phase link capacitor 31 and a control unit 41 for controlling and monitoring the driver unit 21 (so-called logic) as well as the switching unit 11 , The switching unit 11 includes z. B. a half-bridge consisting of two serially interconnected power switching elements, z. B. MOSFETs is formed. A drive signal TS_P1 receives the switching unit 11 from the driver unit 21 which, in turn, a driver signal GDS_P1 from the control unit 41 receives. The phase DC link capacitor 31 is via a line L1_P1 to the driver unit 21 and via a line L2_P1 to the switching unit 11 connected. The phase DC link capacitor 31 can z. B. be formed as a film capacitor. The DC link capacitor can also be designed as a ceramic capacitor. In addition, the module may comprise a current measuring device, not shown, which detects the current flowing on the output side and by the control unit 41 is evaluated to generate the driver signal GDS.

Die Schalteinheit 11, die Treibereinheit 21, der Phasen-Zwischenkreiskondensator 31, die Steuereinheit 41 und die optionale Strommesseinrichtung (allg: Komponenten) sind in einem gemeinsamen Gehäuse 60 auf einer Leiterplatte 62 oder einem anderen Träger angeordnet. Über die Leiterplatte 62 erfolgt die elektrische Verschaltung der Komponenten, wahlweise über Bonddrähte 64 (vgl. die in 3 gezeigte Querschnittsdarstellung längs der in 2 eingezeichneten Linie III-III) oder über eine auf und/oder in der Leiterplatte 62 vorgesehenen Leiterzugstruktur. Die Leiterplatte 62 kann den Boden 61 des Gehäuses darstellen oder an den Gehäuseboden 61 angrenzend an diesen befestigt sein. Aufgrund dieses Aufbaus können Leitungslängen kurz gehalten werden, was SMV-Abstrahlung reduziert. Zudem kann aufgrund kurzer Leitungen L1_P1 und L2_P1 der Phasen-Zwischenkreiskondensator im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung kleiner dimensioniert werden, was wiederum die Modulintegration begünstigt.The switching unit 11 , the driver unit 21 , the phase link capacitor 31 , the control unit 41 and the optional current measuring device (in general: components) are in a common housing 60 on a circuit board 62 or another carrier. About the circuit board 62 the electrical connection of the components takes place, optionally via bonding wires 64 (see the in 3 shown cross-sectional view along the in 2 drawn line III-III) or on and / or in the circuit board 62 provided conductor traction structure. The circuit board 62 can the ground 61 of the housing or to the housing bottom 61 be attached adjacent to these. Because of this construction, line lengths can be kept short, which reduces SMV radiation. In addition, due to short lines L1_P1 and L2_P1, the phase DC link capacitor can be made smaller in comparison to a conventional arrangement, which in turn favors the module integration.

Die Komponenten können selektiv in einem gemeinsamen Halbleiter integriert sein. Zum Beispiel können die Schalteinheit 11 und die Treibereinheit 21 in einem gemeinsamen Halbleiter integriert sein. Zusätzlich kann in den Halbleiter auch der Phasen-Zwischenkreiskondensator 31 integriert sein. Die optionale Strommessvorrichtung, die den auf der Wechselstromseite fließenden Strom misst, kann ebenfalls in den Halbleiter integriert sein.The components may be selectively integrated in a common semiconductor. For example, the switching unit 11 and the driver unit 21 be integrated in a common semiconductor. In addition, in the semiconductor and the phase-DC link capacitor 31 be integrated. The optional current measuring device, which measures the current flowing on the AC side, may also be integrated with the semiconductor.

Die Leiterplatte 62 ist auf ihrer Rückseite (vgl. 3) mit einem in diesem Ausführungsbeispiel plattenförmigen Kühlkörper 50, vorzugsweise aus Metall, verbunden, über die im Betrieb des Moduls entstehende Wärme abgeführt wird. Dadurch, dass alle Komponenten auf der Leiterplatte 62 angeordnet sind, sind auch alle Komponenten (insbesondere auch der für die Lebensdauer bestimmende Phasen-Zwischenkreiskondensator) an den Kühlkörper angebunden.The circuit board 62 is on its back (cf. 3 ) with a plate-shaped heat sink in this embodiment 50 , preferably made of metal, connected via the dissipated during operation of the module heat is dissipated. Because of all the components on the circuit board 62 are arranged, all components (in particular, the life-determining phase link capacitor) are connected to the heat sink.

Die in dem Gehäuse 60 angeordneten Komponenten sind von einem Vergussmaterial 63, z. B. Weichverguß (Silikon) oder Hardverguss (Epoxidharz), umgeben, das während der Verarbeitung fließfähige Eigenschaften aufweist und, z. B. durch eine Temperaturbehandlung, aushärtet.The in the case 60 arranged components are of a potting material 63 , z. B. soft encapsulation (silicone) or Hardverguss (epoxy resin), surrounded, which has flowable properties during processing and, for. B. by a heat treatment, hardens.

Aus dem Gehäuse 60 sind Anschlüsse DC und BP für eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom (DC bezeichnet einen Gleichspannungsversorgungsanschluss, BP einen Bezugspotentialanschluss), ein Ausgangsanschluss OUT_P1, an dem eine durch das Modul erzeugte Wechselspannung bzw. ein Wechselstrom anliegt, sowie ein Steuersignalanschluss GD für die Erzeugung des Signals GDS durch die Steuereinheit 41 und ein (oder mehrere) Statussignalanschluss ST, über den Informationen über eine Temperatur, einen Fehler, sicherheitsgerichtete Statussignale usw. übertragen werden, herausgeführt. Zumindest die Anschlüsse DC, BP und OUT können als Schraubanschlüsse ausgebildet sein (nicht dargestellt).From the case 60 For example, terminals DC and BP are a direct voltage (DC denotes a DC power supply terminal, BP a reference potential terminal), an output terminal OUT_P1 to which an AC voltage generated by the module is applied, and a control signal terminal GD for generation of the signal GDS through the control unit 41 and one (or more) status signal terminal ST via which information about a temperature, an error, safety-related status signals, etc. are transmitted. At least the connections DC, BP and OUT can be designed as screw connections (not shown).

4 zeigt in einer Draufsicht einen aus drei identisch ausgebildeten Modulen 1, 2, 3 aufgebauten, dreiphasigen Inverter 100 (eine sog. B6-Brücke). Jedes Modul 1, 2, 3 ist für die Bereitstellung eines Wechselspannungs- bzw. Wechselstromsignals einer Phase P1, P2, P3 zuständig. Die Module 1, 2, 3 umfassen jeweils die Schalteinheit 11, 12, 13, die Treibereinheit 21, 22, 23, den Phasen-Zwischenkreiskondensator 31, 32, 33, die Steuereinheit 41, 42, 43 und die optionale, nicht dargestellte jeweilige Strommesseinrichtung. Die Ausgänge der Module 1, 2, 3 sind mit Out_P1, Out_P2, OUT_P3 gekennzeichnet, wobei P1, P2, P3 die jeweilige Phase kennzeichnet. Die Ansteuersignale GD_P1, GD_P2, GD_P3 werden z. B. durch eine nicht näher dargestellte gemeinsame Steuereinrichtung erzeugt. Dieser Steuereinrichtung werden z. B. auch die Statussignale ST_P1, ST_P2, ST_P3 der Module 1, 2, 3 zugeführt. Die Versorgungspotentialanschlüsse DC und BP können an die gleichen Versorgungsleitungen einer Energiequelle, z. B. einer Hochvolt-Batterie oder einer Brennstoffzelle, und ein Bezugspotential, z. B. die Karosserie eines Fahrzeugs, angeschlossen sein. 4 shows in a plan view one of three identically formed modules 1 . 2 . 3 constructed, three-phase inverter 100 (a so-called B6 bridge). Every module 1 . 2 . 3 is responsible for providing an AC or AC signal of a phase P1, P2, P3. The modules 1 . 2 . 3 each comprise the switching unit 11 . 12 . 13 , the driver unit 21 . 22 . 23 , the phase link capacitor 31 . 32 . 33 , the control unit 41 . 42 . 43 and the optional current measuring device (not shown). The outputs of the modules 1 . 2 . 3 are labeled Out_P1, Out_P2, OUT_P3, where P1, P2, P3 identify the respective phase. The drive signals GD_P1, GD_P2, GD_P3 are z. B. generated by a common control device, not shown. This control device z. B. also the status signals ST_P1, ST_P2, ST_P3 of the modules 1 . 2 . 3 fed. The supply potential terminals DC and BP may be connected to the same supply lines of a power source, e.g. As a high-voltage battery or a fuel cell, and a reference potential, for. As the body of a vehicle to be connected.

Die Module 1, 2, 3 können entgegen der zeichnerischen Darstellung an unterschiedlichen Orten angeordnet werden.The modules 1 . 2 . 3 can be arranged at different locations contrary to the graphic representation.

Pro Phase können mehrere Module parallel geschaltet werden, um entweder einen höheren Strom pro Phase tragen zu können oder den durch ein einzelnes Modul fließenden Strom zu verringern.Multiple modules can be connected in parallel per phase to either carry a higher current per phase or to reduce the current flowing through a single module.

Der Inverter 100 kann auch – ohne dass dies ein Redesign des Inverters nach sich zieht – mit einer anderen Anzahl an Phasen, z. B. 4, 5 oder 6, ausgebildet werden. Die Anzahl der Phasen richtet sich nach dem zu versorgenden Wechselspannungs/-stromverbraucher, z. B. einer elektrischen Maschine.The inverter 100 can also - without this being a redesign of the inverter - with a different number of phases, eg. B. 4, 5 or 6, are formed. The number of phases depends on the supplied AC / Stromverbraucher, z. B. an electric machine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Modulmodule
22: Modulmodule
33: Modulmodule
1010: LeistungsschaltvorrichtungPower switching device
1111: Schalteinheit für erste PhaseSwitching unit for first phase
1212: Schalteinheit für zweite PhaseSwitching unit for second phase
1313: Schalteinheit für dritte PhaseSwitching unit for third phase
1414: Halbbrücke mit zwei LeistungsschaltelementenHalf bridge with two power switching elements
2020: Treibervorrichtungdriving device
2121: Treibereinheit für erste PhaseDriver unit for first phase
2222: Treibereinheit für zweite PhaseDriver unit for second phase
2323: Treibereinheit für dritte PhaseDriver unit for third phase
3030: ZwischenkreiskondensatorvorrichtungDC link capacitor device
3131: Phasen-Zwischenkreiskondensator für erste PhasePhase link capacitor for first phase
3232: Phasen-Zwischenkreiskondensator für zweite PhasePhase link capacitor for second phase
3333: Phasen-Zwischenkreiskondensator für dritte PhasePhase link capacitor for third phase
4040: Steuereinheit (Logik)Control unit (logic)
4141: Steuereinheit (Logik) für erste PhaseControl unit (logic) for first phase
4242: Steuereinheit (Logik) für zweite PhaseControl unit (logic) for second phase
4343: Steuereinheit (Logik) für dritte PhaseControl unit (logic) for third phase
5050: Kühlkörperheatsink
6060: Gehäusecasing
6161: Boden des GehäusesBottom of the case
6262: Leiterplattecircuit board
6363: Vergussmaterialgrout
6464: Bonddrahtbonding wire
100100: Inverterinverter
P1P1: erste Phasefirst phase
P2P2: zweite Phasesecond phase
P3P3: dritte Phasethird phase
DCDC: GleichspannungsanschlussDC voltage connection
GDDG: Ansteuersignal für Treibereinheit 21, 22, 23 Drive signal for driver unit 21 . 22 . 23
OUTOUT: Ausgangsanschlussoutput port
OUT_P1OUT_P1: Ausgangsanschluss der ersten PhaseOutput connection of the first phase
OUT_P2OUT_P2: Ausgangsanschluss der zweiten PhaseOutput terminal of the second phase
OUT_P3OUT_P3: Ausgangsanschluss der dritten PhaseOutput terminal of the third phase
BPBP: BezugspotentialanschlussReference potential terminal
ST_P1ST_P1: Statussignalanschluss für erste PhaseStatus signal connection for first phase
ST_P2ST_P2: Statussignalanschluss für zweite PhaseStatus signal connection for second phase
ST_P3ST_P3: Statussignalanschluss für dritte PhaseStatus signal connection for third phase
TS_P1TS_P1: Treibersignal an Schalteinheit für erste PhaseDriver signal to switching unit for first phase
TS_P2TS_P2: Treibersignal an Schalteinheit für zweite PhaseDriver signal to switching unit for second phase
TS_P3TS_P3: Treibersignal an Schalteinheit für dritte PhaseDriver signal to switching unit for third phase
GDS_P1GDS_P1: Treibersignal an Steuereinheit für erste PhaseDriver signal to control unit for first phase
GDS_P2GDS_P2: Treibersignal an Steuereinheit für zweite PhaseDriver signal to control unit for second phase
GDS_P3GDS_P3: Treibersignal an Steuereinheit für dritte PhaseDriver signal to control unit for third phase
L1_P1L1_P1: Leitungmanagement
L1_P2L1_P2: Leitungmanagement
L1_P3L1_P3: Leitungmanagement
L2_P1L2_P1: Leitungmanagement
L2_P2L2_P2: Leitungmanagement
L2_P3L2_P3: Leitungmanagement

Claims

Device for converting a direct current into a single-phase or multi-phase alternating current, comprising - a power switching device ( 10 ), which for each phase (P1, P2, P3) a switching unit ( 11 . 12 . 13 ) comprising a number of power switching elements, - a driver device ( 20 ), which are used to control a respective switching unit ( 11 . 12 . 13 ) one of the switching unit ( 11 . 12 . 13 ) associated driver unit ( 21 . 22 . 23 ), - an intermediate circuit capacitor device ( 30 ), and - a control unit ( 40 ) for controlling and monitoring the power switching device ( 10 ), wherein the components required for the conversion of a phase (P1, P2, P3) in a respective module ( 1 . 2 . 3 ) are arranged.

Device according to Claim 1, in which the components required for the conversion of a phase (P1, P2, P3) comprise at least the switching unit ( 11 . 12 . 13 ) with the number of power switching elements that the switching unit ( 11 . 12 . 13 ) associated driver unit ( 21 . 22 . 23 ) for controlling the number of power switching elements of the switching unit ( 11 . 12 . 13 ) and a phase link capacitor ( 31 . 32 . 33 ).

Device according to Claim 1 or 2, in which the components required for the conversion of one phase (P1, P2, P3) are arranged in a common housing ( 60 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, in which the components required for the conversion of a phase (P1, P2, P3) are arranged in a common plane on a support or a printed circuit board ( 63 ) are arranged and interconnected.

Device according to one of the preceding claims, in which the components required for the conversion of one phase (P1, P2, P3) are applied directly to a common heat sink ( 50 ) are arranged by the arranged in a common plane components equidistant from the heat sink ( 50 ) exhibit.

Device according to one of the preceding claims, in which the components of the module (P1, P2, P3) required for the conversion of a phase (P1, P2, P3) 1 . 2 . 3 ) are shed.

Device according to one of the preceding claims, in which a phase (P1, P2, P3) is represented by a module ( 1 . 2 . 3 ) or several modules interconnected in parallel ( 1 . 2 . 3 ) is formed.

Device according to one of the preceding claims, in which the modules ( 1 . 2 . 3 ), in particular different phases (P1, P2, P3), are arranged in spatially separated locations or can be arranged.

Device according to one of the preceding claims, in which the modules ( 1 . 2 . 3 ) and / or a plurality of phases (P1, P2, P3) are designed as mechanically independent units.

Use of a device according to one of the preceding claims for controlling an electric drive machine of a vehicle.