FR2803136A1

FR2803136A1 - Onduleur

Info

Publication number: FR2803136A1
Application number: FR0005854A
Authority: FR
Inventors: Toshinori Yamane; Hirotoshi Maekawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: FR2803136B1

Abstract

Onduleur hautement fiable de petite taille.L'onduleur comprend des éléments de commutation (5a à 5f) pour produire une alimentation alternative par découpage, une unité de circuit d'attaque (6) pour attaquer les éléments de commutation, des condensateurs de lissage (2) pour lisser la sortie d'une source d'alimentation à courant continu à appliquer aux éléments de commutation, un substrat isolé (23) pour monter les éléments de commutation, une carte de circuit d'attaque (32) pour monter le circuit d'attaque, et un substrat de condensateur de lissage (30) pour monter les condensateurs de lissage entre le substrat isolé et la carte de circuit d'attaque, dans lequel on utilise des condensateurs céramique (5) comme condensateurs de lissage et le substrat de condensateur de lissage sert de plaque de blindage électromagnétique.

Description

ONDULEUR Arrière-plan de l'invention La présente invention a traità la disposition et à structure de condensateurs de lissage dans un convertisseur de courant tel qu'un onduleur.

La figure8 est un schéma fonctionnel de circuit dl onduleur pour tranformer une alimentationà courant continu en alimentationà courant alternatif triphasé pour commander une charge alternative telle qu moteurà courant alternatif triphasé. Dans la figure8, le numéro de référence1 désigne source d'alimentationà courant continu pour fournir une tension de courant continu, 2a, des condensateurs de lissage de capacité relativement grande pour lisser la tension de la source d'alimentationà courant continu 1, , un câble d'entrée de courant continu connecté aux côtés positifs (P) de la source d'alimentationà courant continu1 et des condensateurs de lissage 2a, 4, un câble d'entrée de courant continu connecté aux côtés négatifs(N) de la source d'alimentationà courant continu1 et des condensateurs de lissage 2a, Ela à 5c, des éléments de commutation dont les collecteurs sont connectés au câble d'entrée courant continu positif (P)3, et5d à 5f, des éléments de commutation dont les collecteurs sont connectés aux émetteurs respectifs des éléments de commutation Ela à 5c et dont les émetteurs sont connectés câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4. Représentée 6 est une unité de circuit d'attaque connectée aux grilles des éléments de commutation 5aà f pour attaquer les éléments de commutation Saà 5f, et 7,- unité de circuit de commande pour effectuer la commande de commutation en appliquant un signal de commande a l'unité de circuit d'attaque6. L'alimentationà courant continu est transformée en alimentationà courant alternatif triphasé par l'opération de commutation des éléments de commutation Saà 5f sous la commande de l'unité de circuit de commande7. éléments de commutation Saà 5f sont des transistors des transistors IGBT ou MOSFET.

Le numéro de référence8 désigne des diodes roue libre dont les cathodes sont connectées aux collecteurs des éléments de commutation Saà 5f et dont les anodes sont connectées aux émetteurs des éléments de commutation Saà 5f pour convertir l'alimentation de courant alternatif triphasé en alimentation de courant continu. Le numéro9 désigne des condensateurs d'amortissement qui sont connectés aux collecteurs des éléments de commutation Saà 5f à une extrémité et aux émetteurs des éléments de commutation Saà 5f à l'autre extrémité pour supprimer une pointe d'énergie engendrée dans les éléments de commutation Saà 5d au moment la commutation, 10u, 10v et 10w, des câbles de sortie de courant alternatif connectés entre les éléments commutation Sa et5d, entre les éléments de commutation Sb et Se et entre les éléments de commutation 5c et et auxquels l'alimentationà courant alternatif triphasé (phaseU, phase V, phase W) est produite, 11, une charge alternative, par exemple, un moteurà courant alternatif triphasé' connecté aux câbles de sortie de courant alternatif. Les câbles d'entrée de courant continu3 et 4 ci-dessus, les éléments- de commutation 5aà 5f, l'unité de circuit d'attaque6 les diodes roue libre8, les condensateurs d'amortissement9, et les câbles de sortie de courant alternatif 10u, 10v et 10w constituent un module d'alimentationà découpage 12.

On décrire ci-dessous l'opération l'onduleur en prenant une voiture électrique comme exemple. Quand on démarre la voiture ou qu'on accélère la production d'alimentation de la source d'alimentationà courant continu1, qui est accumulateur, est changée de l'alimentationà courant continu en alimentationà courant alternatif à trois phases pour conduire la charge de courant alternatif qui est un moteurà courant alternatifà trois phases. Pour le freinage par régénération d'une voiture, on change l'alimentation de récupération provenant de la charge de courant alternatif11, d'une alimentationà courant alternatifà trois phases en une alimentationà courant continu pour la renvoyerà la source d'alimentationà courant continu1.

Puisque les caractéristiques principales nécessaires pour les condensateurs d'amortissement9 sont des caractéristiques excellentes en fréquence, on utilise généralement un condensateurà couche comme condensateur d'amortissement9. Les condensateurs de lissage 2a suppriment des fluctuations dans la tension de la source d'alimentationà courant continu1 et lissent saut de tension ou analogue. Puisqu'une capacité suffisamment grande' est nécessaire dans ce but, on utilise généralement un condensateur électrolytiqueà l'aluminium qui permet d'obtenir -une grande capacité avec facilité. L'unité de circuit de commande7 applique un signal de commande' l'unité de circuit d'attaque6 du module d'alimentationà découpage 12 pour commander les éléments commutation 5aà 5f. L'unité de circuit d'attaque6 et l'unité de circuit commande7 sont des circuits pour attaquer et commander la charge alternative11 telle qu'un moteur a courant alternatif triphasé ordinaire ou analogue et donc, on omet leurs illustrations.

La figure9 est une vue latérale présentant la configuration interne d'un onduleur général et la figure10 est une vue en plan présentant la configuration interne du module d'alimentationà découpage 12. Dans la figure9, le numéro référence 13 désigne un élément de refroidissement analogueà une plaque, 14 une boÎte pour recouvrir élément de refroidissement13. On stocke les condensateurs de lissage le module d'alimentationà découpage 12, un substrat condensateur d'amortissement15 pour monter les condensateurs d'amortissement9 et une carte de circuit commande16 pour monter l'unité de circuit de commande7 dans la boÎte 14.

Le nombre des condensateurs de lissage 2a est de3 dans ce cas. Ces condensateurs de lissage sont des condensateurs électrolytiquesà l'aluminium disposés en une rangée sur l'élément de refroidissement. et une extrémité d'une carte de câblage17 est fixée et connectée électriquementà la portion supérieure de chacun des condensateurs de lissage 2a par des vis 17a. L'autre extrémité de la carte de câblage17 est fixée et est électroniquement connectée aux câbles d'entrée de courant continu positif (P) et négatif(N) 3 et 4 du module d'alimentationà découpage d'alimentation 12 par une vis18. Cette carte de câblage17 est une barre de bus en cuivre, une plaque en cuivre ou analogue utilisée pour connecter les condensateurs de lissage 2a au module d'alimentationà découpage 12.

En général, le substrat condensateur d'amortissement15 est disposéà proximité des câbles d'entrée de courant continu positif( et négatif(N) 3 et 4 et des câbles de sortie de courant alternatif de phaseU, de phase V et de phase W 10v et l0w sur le module d'alimentationà découpage 12, et fixé et connecté électriquement au module alimentationà découpage 12 par des vis18.

L'ensemble du module d'alimentationà découpage 12 se compose d'une boîte de résine 21 moulée en insérant le câble d'entrée de courant continu positif (P)3, le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4, les câbles de sortie de courant alternatif de phaseU, de phase V et de phase W 10u, 10v et l0w et un câble de connexion de carte de circuitd attaque 20, un couvercle26 pour recouvrir la boîte de résine 21 ci-dessus et une plaque de base du module d'alimentationà découpage 22.

On dispose les câbles d'entrée courant continu positif (P) et négatif(N) 3 et 4 en parallèle comme présenté dans la figure10 et on les connecte aux phasesU, V et W de la sortie de courant alternatif dans la plupart des cas. Ainjsi, des courants de sens opposé circulentà travers le câble d'entrée de courant continu positif (P)3 et le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4, et les inductances de câble décalent l'une de l'autre par la fonction d'induction mutuelle de ces courants, réduisant ainsi l'inductance entre le câble d'entrée de courant continu positif (P) 3 le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4.

On stocke un substrat isolé23 tel qu'un substrat de céramique pour monter les éléments de commutation 5a à et les diodes roue libre8 ainsi qu'une carte circuit d'attaque 24 pour monter l'unité de circuit d'attaque6 dans l'ensemble du module d'alimentation a découpage 12. Les éléments de commutation 5aà 5f et diodes roue libre8 sontf ixés sur la plaque base du module d'alimentationà découpage 22 par ,intermédiaire du substrat isolé23 ayant un trace conducteur formé dessusà l'aide d'une matière de liaison telle qu'une brasure et connecté au câble d'entrée de courant continu positif (P)3, au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4, aux câbles de sortie de courant alternatif de phaseU, de phase et de phase W 10u, 10v et 10w, et au câble de connexion de carte de circuit d'attaque 20 par un conducteur connexion19 tel que la liaison de câble ou analogue.

La carte de circuit d'attaque 24 et le câble connexion de carte de circuit d'attaque 20 sont électriquement connectés l'unà l'autre par une brasure ou analogue. On remplit d'une charge analogueà un gel un espace entre le substrat isolé23 et la carte de circuit d'attaque 24 et on peut remplir d'une résine telle qu'une résine époxy sur la charge analogueà un gel25. La charge analogueà un gel25 protège -les éléments de commutation 5aà 5f, les diodes roue libre 8 et le conducteur de connexion19 pour éviter une panneou un dysfonctionnement des éléments de commutation 5aà 5f provoqué par l'humidité ou la poussière. La surface inférieure 24a sur le côté du substrat isolé de la carte de circuit d'attaque 24 est généralementà masse pour obtenir un effet de blindage électromagnétique de façonà éviter un dysfonctionnement l'unité de circuit d'attaque6 à cause du bruit de commutation engendré par les éléments de commutation a5f au moment de l'inversion de l'alimentation. On installe l'élément de refroidissement destinéà refroidir les éléments de commutation 5aà 5f avec de l'air, de l'eau ou de l'huile, au fond de la boite 14 afin de refroidir les éléments de commutation 5aà 5f par rayonnement de chaleur Joule engendréeà partir des éléments de commutation 5aà 5f vers l'élément de refroidissement 13 à travers le substrat isolé23 et la plaque de base du module d'alimentationà découpage 22. On omet les descriptions détaillées et les illustrations de la position d'installation et le procédé de fixation de la carte de circuit de commande16.

Résumé de l'invention Chacun des condensateurs de lissage 2a doit avoir une capacité suffisamment grande pour lisser la sortie de la source d'alimentation de courant continu1 appliquée aux éléments de coMM'utation 5aà 5f et ainsi ils sont grands. Quand on utilise un condensateur électrolytiqueà l'aluminium comme condensateur- de lissage 2a, la quantité de chaleur engendrée1 l'intérieur du condensateur de lissage 2a est accrue un courant équivalentà un changement dans tension ondulée d'un courant continu engendré au moment la commutation parce que la résistance interne condensateur est grande. Pour supprimer cette genération de chaleur, on doit refroidir condensateur de lissage 2a par l'élément de refroidissement13 ci-dessus avec une structure compliquée, ou bien la capacité doit être augmentée. Dans ce but, dans l'onduleur de la technique antérieure, la surface et le volume du condensateur de lissage 2a deviennent grands, aboutissantà une augmentation en taille de l'onduleur. De plus, le condensateur électrolytiqueà l'aluminium possède une gamme de température de fonctionnement étroite et une courte durée de vie de service due à l'influence de fuite d'un électrolyte provoquée par la détérioration dans les propriétés d'étanchéité. Puisque la surface et volume du condensateur de lissage 2a sont grands, la longueur de la carte de câblage17 pour connecter le module d'alimentationà découpage 12 et condensateurs de lissage 2a devient grande. Ainsi ,inductance de câble entre les éléments de commutation 5aà 5f et les condensateurs de lissage 2a devient grande, entraînant une possibilité que les éléments de commutation 5aà 5f puissent être détruits par une pointe d'énergie importante engendrée au moment de la commutation. Donc, on doit installer les condensateurs d'amortissement9 à proximité des câbles d'entrée de courant continu3 et 4 et des câbles de sortie de courant alternatif lou, lov et low du module d'alimentationà découpage 12. Dans le module d'alimentationà découpage 12, on effectue la blindage électromagnétique en mettantà la masse la surface inférieure 24a sur le cÔté du substrat isolé la carte de circuit d'attaque 24 de façonà éviter un dysfonctionnement de l'unité de circuit d'attaque6 à cause du bruit rayonné engendréà partir des élements de commutation 5aà Sf. Donc, on peut monter des pièces seulement sur le câté supérieur de la carte de circuit d'attaque 24.

C'est un but de la présente invention, qui été realisée, de résoudre les problèmes ci-dessus de la technique antérieure afin de fournir un onduleur hautement fiable de petite taille.

Selon un premier aspect de la présente invention, fournit un onduleur, dans leauel on utilise des condensateurs céramique comme condensateurs de lissage.

Selon un deuxième aspect de la présente invention, fournit un onduleur, dans lequel un substrat de condensateur de lissage sert de plaque de blindage électromagnétique.

Selon un troisième aspect de la présente invention, on fournit un onduleur, dans lequel on utilise des condensateurs céramique comme condensateurs de lissage et un substrat de condensateur de lissage sert de plaque de blindage électromagnétique.

Selon un quatrième aspect de la présente invention, on fournit un onduleur, dans lequel on utilise deux substrats de condensateur de lissage, les condensateurs de lissage sont montés entre les àeux substrats de condensateur de lissage, le côté positif de la source d'alimentationà courant continu est connecté au substrat du condensateur de lissage sur un côté de substrat isolé, et le côté négatif de la source d'alimentationà courant continu est connecté au substrat de condensateur de lissage sur un côté carte de circuit d'attaque.

Selon un cinquième aspect de la présente invention, on fournit un onduleur, dans lequel câbles spécialisés sont connectés aux côtés négatifs et positifs de la source d'alimentationà courant continu 1 une extrémité et au substrat de condensateur de lissageà l'autre extrémité et les condensateurs de lissage sont disposésà des positions correspondant aux phases respectives de la sortie de courant alternatif.

Selon un sixième aspect de la présente invention, on fournit un onduleur, dans lequel on utilise une vis pour fixer le substrat de condensateur de lissage pour connecter électriquement le substrat du condensateur de lissage aux côtés positif et négatif de la source ,alimentationà courant continu.

Les buts ci-dessus, particularités et autres avantages de l'invention apparaîtront plus clairement après la description suivante quand on prend en compte les dessins annexés.

Brève description des dessins annexés La figure1 est un schéma fonctionnel présentant la configuration de circuit' d'un onduleur selon la forme de réalisation1 de la présente invention; Laf igure 2 est une vue latérale présentant- configuration interne de l'onduleur selon la forme de réalisation1 de la présente invention; La figure3 est une vue en plan présentant la configuration interne d'un module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation1 de la présente invention; Laf igure 4 est une vue en plan d'une variante de la configuration interne du module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation1 de la présente invention; figure5 est une vue latérale présentant la configuration interne d'un onduleur selon la forme de réalisation 2 de la présente invention; figure6 est une vue en plan présentant la configuration interne d'un module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation 2 de la présente invention; Laf igure 7 est une vue en plan d'une variante de la configuration interne du module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation 2 de présente invention; f igure 8 est un schéma fonctionnel présentant la configuration du circuit d'un onduleur de technique antérieure; figure9 est une vue latérale présentant la configuration interne de l'onduleur de la technique antérieure; et La figure10 est une vue en plan présentant la configuration interne d'un 'module d'alimentationà découpage de la technique antérieure. Description détaillée des formes de réalisation préférées on va décrire ci-dessous les formes de réalisation préférées de la présente invention en référence aux dessins joints.

Forme de réalisation1 On décrire ci-dessous un onduleur pour attaquer un moteurà courant alternatif triphasé ou analogues selon forme de réalisation1 de la présente invention. Toutefois, on doit comprendre que11 puisse appliquer la présente inventionà tous les types d'onduleurs. On donne aux éléments identiques correspondantà ceux de la technique antérieure ci-dessus, les mêmes symboles de référence et on omet leurs descriptions. La figure1 est un schéma fonctionnel de circuit d'un onduleur selon la forme réalisation1 de la présente invention, la figure 2 est une vue latérale présentant la configuration interne de l'onduleur selon la forme de réalisation1 de la présente invention, et laf igure 3 est une vue en plan présentant la configuration interne d'un module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation1 de la présente invention.

Comme présenté dans la figure1, la présente invention diffère de la technique antérieure présentée dans figure8 en ce que l'on utilise des condensateurs céramiqueS comme condensateurs lissageà la place des conàensateurs électrolytiques à l'aluminium de la technique antérieure et on incorpore dans le module d'alimentationà découpage-12, on omet les condensateurs d'amortissement9, et on incorpore l'unité de circuit de commande7 dans le module 'alimentationà découpage 12.

Comme présenté dans la figure 2, la présente invention diffère de plus de la technique antérieure présentée dans la figure9 en ce que l'on ajoute un substrat de condensateur de lissage30 ayant les condensateurs de lissage 2 montés sur la surface inférieure, au module d'alimentation' découpage 12, disposé au-dessus des éléments de commutation 5aà 5f et fixé presqu'à la position centrale de la boîte de résine 21 par des vis31. Ce substrat condensateur de lissage30 sert en tant que plaque de blindage électromagnétique dont la surface supérieure est recouverte d'une feuille de cuivre pour protéger du bruit commutation des éléments de commutation 5aà 5f comme on va le décrire ci-dessous.

on dispose une carte de circuit d'attaque32 ayant l'unité de circuit de commande7 et l'unité de circuit d'attaque6 montées sur les deux côtés au-dessus du substrat de condensateur de lissage30 et on l'intègre comme substrat de commande pour un onduleur, éliminant ainsi le besoin d'une carte de circuit de commande16 de la technique antérieure.A savoir, on fournit le substrat de condensateur de lissage30 ayant les condensateurs céramiqueS montés dessus comme les condensateurs de lissage 2, entre le substrat isolé23 ayant les éléments de commutation 5aà 5f montés dessus et la carte de circuit d'attalque 32 et sert de plaque de blindage électromagnétique. On omet la carte de câblage17 et les vis 17a pour connecter le module d'alimentationà découpage 12 et les condensateurs de lissage 2a dans la technique antérieure et on omet également le substrat de condensateur d'amortissement15.

on utilise le condensateur céramiqueS comme condensateur de lissage 2 qui est une piece de montage en surfaceà des fins générales et une pluralité des condensateurs céramiqueS est connectée en parallèle pour assurer la capacité nécessaire pour lisser l'alimentationà courant continu. Dans ce cas, on dispose' condensateurs céramique dans rangée. On monte la pluralité des condensateurs céramiqueS sur la surface inférieure 30a sur le côté du substrat isolé du substrat condensateur de lissage30.

Puisque la résistance interne et 'inductance interne condensateur céramiqueS sont d'environ1/10 de celles du condensateur électrolytiqueà l'aluminium utilisé dans la technique antérieure, on peut rendre la capacité du condensateur céramiqueS beaucoup plus petite que celle du condensateur électrolytiqueà l'aluminium. Puisque le condensateur céramiqueS comme le condensateur de lissage 2 estcomposé d'un diélectrique solide, il est exempt de fuite d'électrolyte provoquée par la détérioration dans les propriétés d'étanchéité et possède une longue de durée de vie de service. Bien que la résistance interne du condensateur électrolytiqueà l'aluminium de la technique antérieure soit grande et que la capacité du condensateur électrolytique'à l'aluminium doive être augmentée pour supprimer la génération de chaleur du condensateur, on peut réduire la taille de l'onduleur on peut améliorer la fiabilité de l'onduleur utilisant le condensateur céramiqueS. De plus, on reduit l'inductance de câble entre les éléments de commutation 5aà 5f et les condensateurs de lissage 2 en incorporant les condensateurs de lissage 2 dans module d'alimentationà découpage 12 et on peut supprimer une pointe d'énergie engendrée au moment la commutationà proximité des éléments de commutation 5aà 5g en utilisant les condensateurs céramiqueS ayant des caractéristiques excellentes en fréquence comme les condensateurs de lissage 2, rendant ainsi possible d'omettre les condensateurs d'amortissement9 le substrat du condensateur d'amortissement15 sont nécessaires dans la technique antérieure. Puisque 'on supprime la pointe d'énergie, on peut étendre gamme de commande de la charge de courant alternatif en fixant la tension d'alimentation de la source d'alimentationà courant continu1 à un niveau éleve. De plus, on peut utiliser les éléments de commutation 5aà 5g ayant une faible résistanceà haute tension fait de la suppression d'une surtension, rendant ainsi possible de réduire la taille et le coÛt -de chacun éléments de commutation 5aà Sf. De plus, on peut augmenter la vitesse de commutation, on peut réduire une perte de chacun des éléments de commutation 5aà 5f, et on peut améliorer la capacité de commande et on peut supprimer le bruit au moment de la commutation en fixant la fréquence porteuseà un niveau élevé.

Enplus du condensa/teur céramiqueS, un condensateurà couche est disponible sous forme de condensateur composé d'un diélectrique solide et ayant une petite résistance interne des caractéristiques excellentes en fréquence. Toutefois, le condensateurà couche possède une gamme de température de fonctionnement étroite dont la imite supérieure est de 105'C, par rapportà 125'C du condensateur céramiqueS, rendant ainsi difficile de l'utiliser dans l'environnement de fonctionnementà température élevée d'une automobileou analogue.A vrai dire, le condensateurà couche possède capacité plus petite par surface unitaire et estplus grand que le condensateur céramiqueS ayant la même capacité que le condensateurà couche.

La demande de brevet japonais miseà l'inspection du public n'10-304680 adéjà décrit un onduleur comprenant des condensateurs ceramique S. La présente invention est caractérisée en que les condensateurs céramique de type de montage en surfaceà des fins généralesS sont montés sur le substrat de condensateur de lissage30 et le substrat de condensateur de lissage 30 sert de plaque de blindage électromagnétique comme on va le décrire ci-après. De plus, comme on va le décrire ci-après, la présente invention diffère complètement de la technique antérieure en refroidissant les moyens pour supprimer la génération de chaleur du condensateur de lissage 2.

on utilise le substrat de condensateur de lissage 30 pour monter les condensateurs de lissage 2 qui sont des condensateurs céramiqueS sous forme de puce en tant que pièces de montage en surfaceà usage général et sert de plaque de blindage électromagnétique pour empêcher le bruit rayonné engendré des éléments- de commutation 5a à5f au moment de l'inversion d'alimentation de se transmettreà l'unité de circuit d'attaque6 età l'unité de circuit de commande7. Plus spécifiquement, on utilise la surface opposéeà la surface de montage du condensateur céramique sous forme de puce du substrat de condensateur de lissage30 comme masse(N: négatif) pour obtenir un effet blindage électromagnétique. On peut utiliser un substrat de résine époxy vitreux recouvert d'une feuille en cuivre comme substrat de condensateur de lissage30 si on peut l'utiliser pour monter les condensateurs de lissage 2 et protéger du bruit de commutation afin d'éviter un dysfonctionnement de l'unité de circuit d'attaque6 et l'unité de circuit de commande7.

Comme on l'adéjà décrit dans la section de la technique antérieure, dans le module d'alimentationà découpage 12 de la technique antérieure, on effectue un blindage en utilisant la surface inférieure 24a sur le côté du substrat isolé de la carte de circuit d'attaque 24 comme masse pour éviter un dysfonctionnement de l'unité de circuit d'attaque6 à cause du bruit rayonné engendréà partir des éléments de commutation Saà 5f et donc, on peut monter des pièces seulement sur un côté de la carte de circuit d'attaque 24. Toutefois, on élimine la restriction ci-dessus en fournissant la fonction d'une plaque de blindage électromagnétique au substrat de condensateur de lissage30, rendant ainsi possible de monter des pièces sur les deux côtés de la carte de circuit d'attaque 3# et de monterà la fois l'unité de circuit d'attaque et l'unité de circuit de commande7 sous forme de circuit intégre avec- le résultat que l'on peut obtenir un onduleur' fonction élevée de petite taille.

Quand la distance entre la source d'alimentationà courant continu1 et l'onduleur est longue quand le courant régénérateur di/dt de la charge alternative11 doit être augmentée selon un systèmeà construire, on doit de plus augmenter la capacité du condensateur de lissage 2. Dans ce cas, on accroît la capacité en connectant un condensateur de lissage supplémentaire aux bornes de sortie externes des câbles entrée de courant continu positif (P) et négatif(N) 3 et 4 du moduled' imentation à découpage 12, obtenant ainsi un effet important de lissage de la capacité. Le type du condensateur de lissage supplémentaireà connecter aux bornes sortie externes des câbles d'entrée de courant continu3 et 4 du module d'alimentationà découpage 12 n'est pas limitéà un condensateur céramiqueS.

Le condensateur de lissage 2 engendre de la chaleurà cause d'un courant ondulé engendré au moment de la commutation. Puisque l'on utilise le condensateur céramiqueS ayant une petite résistance interne comme condensateur de lissage 2 dans la présente invention, la quantité de chaleur engendrée par le condensateur de lissage 2 est plus petite que celle de la technique antérieure. Toutefois, quand on utilise le condensateur de lissage 2 dans l'environnementà température élevée d'une automobile ou analogue, la marge de température de fonctionnement devient stricte.A savoir, dans ce cas, la capacité du condensateur de lissage 2 doit encore être accrue, ou bien on doit effectuer- le refroidissement par certains moyens pour supprimer la génération de chaleur du condensateur de lissage 2.

La présente invention fait un usage efficace de la charge analogueà un gel25 pour protéger les éléments commutation 5aà 5f, les diodes roue libre8 et conducteur de connexion19, qui est chargé dans 'espace entre le substrat isolé23 et le substrat condensateur de lissage30 dans le module alimentationà découpage 12. Etabli plus spécifiquement, on transfère la chaleur Joule engendrée partir du condensateur de lissage 2à l'élément refroidissant13 pour refroidir les éléments de commutation 5aà 5f dans le module d'alimentationà découpage 12 par l'intermédiaire de la charge analogue a un gel25 pour refroidir les éléments de commutation à 5f. Cette charge analogueà un gel25 est matière isolante ayant une conductivité thermique élevée.

Comme présenté dans la figure3, on fournit dans présente invention des câbles spécialisés33 et connectés au câble d'entrée de courant continu positif 3 et au câble d'entrée de courant continu négatif 4à une extrémité et au substrat de condensateur de lissage30 à l'autre extrémité, qui connectent électriquement le substrat de condensateur de lissage 30 au câble d'entrée de courant continu positif (P)3 au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 avec des vis31 pour fixer le substrat de condensateur lissage30 sur l'autre' côté de l'extrémité.A savoir, les côtés positif (P) et négatif(N) de la source d'alimentationà courant continu1 et- du substrat de condensateur de lissage30 sont électriquement connectés l'unà l'autre et le substrat de condensateur de lissage30 est fixéà la boîte de résine par les vis31. Ainsi, on peut les connecter facilement sans perte et sans panne. Dans la figure on omet carte de circuit d'attaque32.

On peut installer trois jeux de câbles spécialises 33 et3 et les condensateurs de lissage 2.A savoir, comme présenté dans la figure 4, on fournit trois paires câbles spécialisés33 et 34 pour connecter le câble d'entrée de courant continu positif (P)3, le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 et le substrat de condensateur de lissage30, et on les dispose séparémentà des positions correspondant aux phasesU, V et W de la sortie de courant alternatif, et on dispose trois groupes de condensateurs de lissage 2 à monter sur le substrat de condensateur de lissage30, séparémentà des positions correspondant aux positions ci-dessus. Ainsi, on peut grandement réduire l'inductance de câble entre les éléments de commutation 5aà 5f et les condensateurs de lissage 2 pour les phases V et W de la sortie de courant alternatif, et on peut grandement supprimer une pointe d'énergie au moment la commutation. De plus, le chemin d'un courant transitoire circulant au moment de la commutation devient le plus court, réduisant ainsi le bruit de commutation.

De plus, on dispose les condensateurs de lissage 2 à proximité des câbles d'entrée de courant continu3 et 4 pour minimiser la longueur d'un tracé conducteur sur le substrat de condensateur de lissage30 connecté- condensateurs de lissage 2, ainsi on réduit encore l'inductance de câble entre les éléments de commutation 5aà 5f les condensateurs de lissage 2 et le chemin d'un courant transitoire circulant au moment de la commutation est encore raccourci, augmentant ainsi l'effet réduction du bruit de commutation et supprimant une pointe d'énergie. Dans la figure 4, on omet la carte de circuit d'attaque32.

Puisque la charge de courant alternatif11 est un moteurà courant alternatif triphasé, on installe trois jeux de câbles spécialisés33 et 34 et les condensateurs de lissage 2. Quand la charge de courant alternatif11 est un moteur à courant alternatif, on peut installer deux jeux ou une pluralité de jeux de câbles specialisés 33 et 34 et des condensateurs de lissage 2.

Forme de réalisation 2 La figure5 est une vue latérale présentant la configuration interne d'un onduleur selon la forme de réalisation 2 de la présente invention, et la figure6 est une en plan présentant la configuration interne d'un module d'alimentationà découpage selon la forme de réalisation 2 de la présente invention. On donne aux éléments identiques ou correspondantà ceux de la forme de réalisation1 les mêmes symboles de référence et on omet leurs descriptions. Dans la figure6, on omet la carte de circuit d'attaque32.

Dans laf igure 5 et laf igure 6, on dispose deux substrats de condensateur de lissage supérieur et inf érieur 30A et 30B au-dessus des éléments- de commutation 5aà 5f à la place du substrat de condensateur de lissage30 présenté dans la figure 2. La surface supérieure entière du substrat condensateur de lissage inférieur 30B est recouverte d'un tracé conducteur,à savoir, une feuille en cuivre et le cable d'entrée de courant continu positif (P) est connecté au tracé conducteur. La surface inférieure entière du substrat de condensateur de lissage supérieur30A est recouverte d'un tracé conducteur, a savoir, feuille en cuivre, et le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 est connecté au trace conducteur. Les condensateurs de lissage 2 sont montés entre les substrats de condensateur de lissage supérieurs et inférieurs30A et 30B. Comme on va décrire ci-après, puisque le tracé conducteur du substrat de condensateur de lissage30A est connecté au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4, il fonctionne comme une masse et sert de plaque de blindage électromagnétique.

A savoir, le substrat de condensateur de lissage 30B sur le côté du substrat isolé23 est connecté au câble d'entrée de courant continu positif (P)3, et le substrat de condensateur de lissage30A sur le côté de la carte de circuit d'attaque32 est connecté au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4. Le substrat de condensateur de lissage30A sur le côté de la carte de circuit d'attaque32 connecté au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 sert de plaque de blindage électromagnétique.1 Puisque des courants de sens opposé circulen-t à travers les tracés conducteurs formés sur les substrats de condensateur de lissage supérieurs et inférieurs30A et 30B, les inductances des substrats de condensateur de lissage30A et 30B se décalent 'une de l'autre par la fonction d'induction mutuelle de ces courants, réduisant ainsi l'inductance de câble des tracés conducteurs formés sur les substrats de condensateur de lissage30A et 30B. En d'autres termes, on réduit l'inductance de câble entre les éléments de commutation Saà 5f et les condensateurs de lissage 2, rendant ainsi possible de supprimer pointe d'énergie engendrée au moment de la commutation. Puisque l'on forme un tracé conducteur sur les substrats de condensateur de lissage30A et on peut disposer librement un grand nombre de condensateurs de lissage 2, ainsi on élargit la gamme de choix de capacité, on augmente le courant permis du trace conducteur, et on peut supprimer la génération de chaleur des condensateurs de lissage 2 et des tracés conducteurs.

Quantà la fixation des substrats de condensateur de lissage supérieurs et inférieurs30A et 30B, on forme une différence de niveau dans la boîte de résine 21 du module d'alimentationà découpage 12 aux portions de connexion du câble d'entrée de courant continu3 et 4 des substrats de condensateur de lissage30A et 30B, et on fournit une base 34 entre les substrats de condensateur de lissage supérieur et inférieur30A et 30Bà une autre portion de sorte que les substrats de condensateur de lissage supérieur et inférieur30A et 30B sont fixésà la boîte de résine 21 du module d'alimentationà découpage 12 par des vis, empêchant ainsi le gauchissement des substrats de condensateur de lissage30A et 30B et en les fixant avec facilité certitude.

Pour permettre au substrat de condensateur lissage 30B sur le côté du substrat isolé23 d'être connecté au câble d'entrée de courant continu positi P)3 par la vis, un évidement 30j est formé dans la portion de connexion du substrat de condensateur de lissage supérieur30A de sorte que le substrat de condensateur de lissage inférieur 30B est fixé et electriquement connecté au câble d'entrée de courant continu positif (P)3 par la vis 31a, logée dans evidement 30j. De plus, pour éviter la différence de niveau formée dans la boîte de résine 21 du module alimentationà découpage 12, un évidement30k est formé dans la portion de connexion du substrat de condensateur de lissage 30B de sorte que le substrat de condensateur de lissage30A est fixé et est electriquement connecté au câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 par la vis31.

De même, dans cette forme de réalisation 2, on peut installer trois jeux de câbles spécialisés33 et les condensateurs de lissage 2.A savoir, comme présenté dans la figure7, on fournit trois paires cables spécialisés33 et 34 pour connecter électriquement le câble d'entrée de courant continu positif (P)3, le câble d'entrée de courant continu négatif(N) 4 et les substrats de condensateur de lissage30A et 30B, et on les dispose séparémentà des positions correspondant aux phasesU, V et W de la sortie de courant alternatif et on dispose trois groupes des condensateurs de lissage 2à monter sur les substrats de condensateur de lissage30A et 30B,à des positions correspondantà ces positions.

Selon cette forme de réalisation, on peut obtenir le même effet que décrit ci-dessus.A savoir, on peut grandement réduire l'inductance de câble entre les éléments de commutation 5aà 5f et les condensateurs de lissage 2 pour les phasesU, V et W de la sortie de courant alternatif et on peut grandement supprimer une pointe d'énergie au moment de la commutation.

Puisque le chemin d'un courant transitoire circulant au moment de la commutation devient le plus court, on réduit également le bruit de commutation. De plus, en disposant les condensateurs lissage 2à proximité câbles d'entrée de courant continu3 et 4, on réduit encore l'inductance de cable entre les éléments commutation 5aà 5f et les condensateurs de lissage 2, et on raccourcit encore chemin d'un courant transitoire circulant au moment de la commutation, augmentant ainsi l'effet suppression d'une pointe d'énergie et l'effet de réduction du bruit de commutation. Dans la figure7, on omet la carte de circuit d'attaque32.

Commedéjà décrit ci-dessus, selon le premier aspect de la présente invention, puisque la résistance interne et l'inductance internedu condensateur céramique utilisé comme condensateur de lissage sont beaucoupplus petites que celles du conducteur électrolytiqueà l'aluminium de la technique antérieure, il est possible de réduire grandement la capacité et de réduire la taille du condensateur- de lissageà savoir, la taille de l'onduleur. Puisque le condensateur de lissage est composé d'un diélectrique solide, il n'y a aucune possibilité fuite d'électrolyte provoquée par la détérioration dans les propriétés d'étanchéité, améliorant ainsi la fiabilité. De plus, puisque l'on incorpore les condensateurs de lissage dans le module d'alimentationà découpage, on peut omettre une carte de câblage et les vis utilisées pour connecter le module d'alimentationà découpage aux condensateurs de lissage externes, rendant ainsi possible de réduire grandement la taille d'un onduleur. Puisque l'on peut réduire l'inductance de câble entre les éléments de commutation et les condensateurs de lissage en incorporant les condensateurs lissage dans le module d'alimentationà découpage et que l'on peut supprimer une pointe d'énergie engendrée au moment de la commutation en utilisant des condensateurs céramique ayant des caractéristiques excellentes en fréquence comme condensateurs de lissage, on peut omettre les condensateurs d'amortissement et le substrat du condensateur d'amortissement sont nécessaires dans la technique antérieure. De plus, on peut réduire la résistanceà haute tension des éléments de commutation, et on peut réduire la taille et le coût de l'élément de commutation. En outre, on peut agrandir la gamme de commande d'une charge alternative fixant la tension d'alimentation de courant continuà un niveau élevé. on peut supprimer un saut en alimentation de courant continu au moment de la commutation rendant ainsi possible d'augmenter la vitesse de commutation et de réduire une perte des éléments de commutation, et on améliore la capacité de commande et on peut supprimer le bruit engendré au moment de la commutation en fixant la fréquence de la porteuseà un niveau éleve.

Selon le deuxième aspect de la présente invention, puisque on utilise le substrat de condensateur de lissage pour monter les condensateurs de lissage comme plaque blindage électromagnétique pour protéger l'unité de circuit d'attaque et l'unité de circuit de commande du bruit de commutation, il est possible de rendre efficace l'utilisationdu substrat de condensateur de lissage et de monter les pièces sur les deux côtés de la carte de circuit d'attaque de la technique antérieure, ainsi on peut réduire la taille de la carte de circuit d'attaque et on peut augmenter le nombre de fonctions en montantà la fois l'unité de circuit 'attaque et l'unité de circuit commande sous forme de circuit intégré.

Selon le troisième aspect de présente invention puisque l'on utilise un condensateur céramique comme condensateur de lissage et que l'on utilise le substrat de condensateur de lissage pour monter les condensateurs de lissage sous forme de plaque de blindage électromagnétique pour protéger l'unité de circuit d'attaque et l'unité de circuit de commande du bruit de commutation, il est possible de réduire la taille de l'onduleur, d'améliorer la fiabilité de l'onduleur et de monter des pièces sur les deux côtés de la carte de circuit d'attaque de la technique antérieure, ainsi on peut réduire la taille de la carte de circuit d'attaque et on peut augmenter le nombre de fonctions en montantà la fois l'unité de circuit d'attaque et l'unité circuit de commande sous forme de circuit intégré.

Selon le quatrième aspect de la présente invention, on utilise deux substrats de condensateur de lissage, on monte les condensateurs de lissage entre les deux substrats de condensateur- de lissage, on connecte le substrat de condensateur de lissage sur le côté du substrat isolé au côté itif (P) de la source d'alimentationà courant continu, et on connecte le substrat de condensateur de lissage sur le côté de la carte de circuit d'attaque au coté négatif(N) de la source d'alimentationà courant continu. Donc, des courants de sens opposé circulentà travers les substrats de condensateur lissage, et les inductances des substrats de condensateur de lissage se décalent l'une de l'autre par la fonction d'induction mutuelle de ces courants, ainsi on peut réduire l'inductance de câble entre les éléments de commutation et les condensateurs de lissage et on peut supprimer une pointe d'énergie engendrée au moment de la commutation. De plus, on peut disposer librement un grand nombre de condensateurs de lissage en utilisant les substrats de condensateur de lissage ayant un tracé conducteur solide formé dessus, élargissant ainsi la gamme de choix de capacité, en augmentant le courant permis du tracé conducteur et en supprimant la génération de chaleur des condensateurs de lissage et du tracé conducteur.

Selon le cinquième aspect de la présente invention, on dispose les câbles spécialisés connectés aux côtés positif et négatif de la source d alimentationà courant continuà une extrémité et substrats de condensateur de lissageà l'autre extrémité et les condensateurs de lissage, séparémentà positions correspondant aux phases de sortie de courant alternatif, rendant ainsi possible de réduire grandement l'inductance de câble entre les éléments de commutation et les condensateurs de lissage pour les phases de sortie 'de courant alternatif et de supprimer grandement une pointe d'énergie engendrée au moment la commutation. Puisque le chemin d'un courant transitoire circulant au moment de la commutation devient plus court, on réduit également le bruit commutation.

Selon le sixième aspect de la présente invention, puisque l'on utilise une vis pour fixer le substrat condensateur de lissage pour connecter électriquement le substrat de condensateur de lissage au côté positif et au côté négatif de la source d'alimentation a courant continu, on peut effectuer avec facilité la connexion électrique et la fixation.

Claims

REVENDICATIONS 1. Onduleur comprenant: éléments de commutation (5aà 5f) pour produire une alimentation alternative par decoupage; une unité de circuit d'attaque(6) pour attaquer les éléments de commutation; des condensateurs de lissage (2) pour lisser la sortie d'une source d'alimentationà courant continuà appliquer aux éléments de commutation; substrat isolé(23) pour monter les éléments commutation; carte de circuit d'attaque(32) pour monter circuit d'attaque; et substrat de condensateur de lissage(30) pour monter les condensateurs de lissage entre substrat isolé et la carte de circuit d'attaque caractérisé en ce que le substrat de condensateur lissage sert de plaque de blindage électromagnétique. 2. Onduleur selon la revendication1, dans lequel on utilise deux substrats de condensateur de lissage (30A, 30B), on monte les condensateurs de lissage (2) entre les deux substrats de condensateur de lissage, un substrat de condensateur de lissage (30B) sur le côté du substrat isolé(23) est connecté au côté positif (P) de la source d'alimentationà courant continu, et un substrat de condensateur de lissage (30A) sur le côté de la carte'de circuit d'attaque(32) est connecté au côté négatif(N) de la source d alimentationà courant continu. 3. Onduleur selon la revendication1, dans lequel des câbles spécialisés(33, 34) connectés au coté positif (P) et au côté négatif(N) de la source alimentationà courant continuà une extrémité et au substrat de condensateur de lissage(30) à l'autre extrémité et les condensateurs de lissage sont disposés separément à des positions correspondant phases de sortie de courant alternatif. 4. Onduleur selon la revendication1, dans lequel on utilise une vis(31) pour fixer substrat de condensateur de lissage pour connecter électriquement le substrat de condensateur de lissage au côté positif (P) et au côté négatif(N) de la source d'alimentationà courant continu.