MX2013013991A

MX2013013991A - Convertidor de energia.

Info

Publication number: MX2013013991A
Application number: MX2013013991A
Authority: MX
Inventors: Hironori Koyano; Takamasa Nakamura; Masao Saito; Kouji Yamamoto; Tsutomu Matsukawa; Manabu Koshijo; Junichi Itoh; Yoshiya Ohnuma
Original assignee: Univ Nagaoka Technology
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2014-01-23
Also published as: RU2556243C1; BR112013030559A2; US9641092B2; CN103597726A; US20140192578A1; JP5437312B2; EP2717453B1; WO2012165102A1; EP2717453A1; EP2717453A4; BR112013030559B1; CN103597726B; JP2012253857A; MY158784A

Abstract

Previsto es un convertidor 3 de energía que convierte directamente energía CA polifásica a energía CA. Un circuito convertidor tiene una pluralidad de primeros elementos 311, 313 y 315 de conmutación que están conectados a cada fase R, S o T de la energía de CA polifásica para habilitar la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional, y una pluralidad de segundos elementos 312, 314 y 316 de conmutación que están conectados a cada fase para permitir la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional. El circuito convertidor comprende las líneas R, S y T de entrada conectados a cada borne de entrada, y las líneas P y N de salida conectados a cada borne de salida. Las partes de cableado 347 y 348 de los circuitos 32 de protección están situadas entre las líneas P y N de salida. La distancia de cableado entre cada circuito 32 de protección y el correspondiente elemento de conmutación se puede acortar.

Description

CONVERTIDOR DE ENERGÍA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un convertidor de energía que directamente convierte energía CA de frecuencia comercial a una energía PC arbitraria.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Como un convertidor de energía que tiene el pequeño número de componentes para permitir la reducción del tamaño de dispositivo y directa y efectivamente convierte la energía de CA a la energía de CA, se ha conocido un convertidor matriz (Documento de Patente 1) .

Sin embargo, en el convertidor matriz convencional anteriormente mencionado, el cableado para la conexión de un circuito snubber, que es un circuito de protección de un elemento de conmutación para el elemento de conmutación tiene una longitud indeseablemente largo.

Documentos Anteriores del Arte : Documento de patente : El Documento de Patente 1: Solicitud de Patente Japonesa Abierta (Tokkai) 2006-333590.

BREVE DECRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar un convertidor de energía que puede acortar la distancia de cableado entre el circuito de protección y el elemento de conmutación .

En la presente invención, una parte del circuito de protección del elemento de conmutación se encuentra entre las lineas de salida.

De acuerdo con la presente invención, ya que las lineas de salida se dibujan en una dirección, la parte del circuito de protección está permitida para formar una linea, y por lo tanto, la distancia de cableado entre el circuito de protección y el elemento de conmutación puede ser acortado.

BREVE EXPLICACIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama eléctrico que muestra un sistema de conversión de energía a la que una modalidad de la presente invención se aplica en la práctica.

La figura 2? es una vista en planta de un convertidor de energía de la modalidad de la presente invención en un proceso de montaje.

La figura 2B es una vista en planta del convertidor de energía de la modalidad de la presente invención en el proceso de montaje.

La figura 2C es todavía otra vista en planta del convertidor de energía de la modalidad de la presente invención en el proceso de montaje.

La figura 2D es una vista lateral del convertidor de energía de la modalidad de la presente invención en el proceso de montaje.

La figura 3 muestra vistas en planta y lateral que representan un diseño de los IGBTs y los condensadores de filtro del convertidor de energía de la figura 2.

La figura 4A es una vista en planta que representa otro diseño de IGBTs y condensadores de filtro que se muestran en la figura 3.

La figura 4B es una vista lateral de la figura 4A.

La figura 5 muestra vistas en planta y lateral que representan todavía otro diseño de los IGBTs y los condensadores de filtro que se muestran en la figura 3.

La figura 6 muestra vistas en planta y lateral que representan otro diseño de IGBT y los condensadores de filtro que se muestra en la figura 3.

La figura 7 es un diagrama eléctrico que muestra un sistema de conversión de energía a la que otra modalidad de la presente invención se aplica en la práctica.

La figura 8 muestra vistas en planta y lateral que representan un diseño de los IGBT' s y los condensadores de filtro del convertidor de energía de la figura 7.

La figura 9 muestra vistas en planta y lateral que representan otro diseño de IGBTs y los condensadores de filtro del convertidor de energía de la figura 7.

MODALIDADES PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Esquema del sistema 1 de conversión de energía 1 En primer lugar, una breve descripción de un sistema de conversión de energía a la gue una modalidad de la presente invención se aplica prácticamente se describirá con referencia a la figura 1. El sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo es un sistema en el que una energía de CA trifásica suministrada desde un suministro 2 de energía de CA trifásica se convierte directamente a una fuente de CA monofásica por un convertidor 3 de energía de la modalidad de la presente invención, y después de que el voltaje de la alimentación de CA convertido intensificado hacia arriba o hacia abajo por un transformador 4 a un valor adecuado, la alimentación de CA transformada es convertida por un rectificador 5 a una fuente de alimentación de CD para cargar una batería 6 secundaria. Es de señalar que denotado por el número 7 es un circuito de suavizado.

En el sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo, las líneas de salida (indicadas por la fase-R, la fase-S y la fase-T) a la que la energía trifásica de CA se suministra desde alimentación 2 AC trifásica, tiene en cada fase un circuito 8 de filtro que amortigua una onda armónica más alta para suprimir el ruido. El circuito 8 de filtro de este ejemplo comprende tres reactores 81 de filtro, respectivamente conectados a las fases R, S y T y seis condensadores 82L y 82R de filtro cada una conectado entre las fases R, S y T. La disposición de los condensadores 82L y 82R de filtro (que se indican como condensadores 821 a 836 de filtros en las figuras 3 a 6) se describirá en lo sucesivo.

En el sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo, la energía trifásica de CA se suministra al convertidor 3 de energía a través del circuito 8 de filtro y se convierte en la energía de CA monofásica. El convertidor 3 de energía de este ejemplo está equipado con seis elementos 31 de conmutación bidireccional que están dispuestos en forma de matriz correspondiente a las fases R, S y T. En lo siguiente, cuando un elemento de conmutación bidireccional es para ser descrito genéricamente, la explicación se hará con la ayuda del número 31 de referencia, mientras que, como se muestra en la figura 1, cuando uno específico uno de los seis elementos de conmutación bidireccional se describe, la explicación se hará mediante el uso de números de referencia 311 a 316.

Cada uno de los elementos 31 de conmutación bidireccionales 31 de este ejemplo está construido de un módulo IGBT en el que el IGBT (a saber, Transistor Bipolar de Puerta Aislado) , que es un elemento de conmutación semiconductor, y diodos de reflujo se combinan y se conectan a través de una conexión en paralelo inversa. Es de señalar que cada uno de los elementos 31 de conmutación bidireccionales no se limita a la ilustrada. Es decir, el elemento de conmutación puede tener la otra construcción. Por ejemplo, el elemento de conmutación puede tener una construcción en la que dos elementos de . bloqueo inverso de tipo IGBT están conectados a través de una conexión en paralelo inverso.

Cada uno de los elementos 31 de conmutación bidireccional están equipados con un circuito 32 de snubber para la protección de los elementos 31 de conmutación bidireccional de sobretensiones que inevitablemente se producen cuando el elemento 31 de conmutación bidireccional se somete a una operación de ENCENDIDO/APAGADO, el circuito 32 de snubber que incluye una combinación de un condensador snubber y tres diodos que están dispuestos en los lados de entrada y de salida del elemento 31 de conmutación bidireccional. En lo siguiente, cuando un circuito de snubber es para ser descrito en general, la explicación se hará con la ayuda del número 32 de referencia, mientras que, como se muestra en la figura 1, cuando un ser especificado de los seis circuitos de snubber es que se describirá, la explicación se hará mediante el uso de números de referencia 321 a 326.

El sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo está equipado con un circuito 9 de control convertidor matriz para efectuar el control de ENCENDIDO/APAGADO de los elementos 31 de conmutación bidireccional del convertidor de energía. En el circuito 9 de control convertidor matriz, un valor de tensión suministrada a partir de la fuente 2 de alimentación de CA trifásica, un valor de corriente continua CD que está siendo emitida y un nivel objetivo del actual orden se introducen, y a partir de entonces, sobre la base de ellos, respectivas señales de puerta de los elementos 31 de conmutación bidireccionales son controlados para ajusfar la energía de CA monofásica dirigida al transformador 4. Con esto, se obtiene un objetivo de energía de corriente continua.

El transformador 4 funciona para subir o bajar el voltaje de la corriente alterna monofásica, que ha sido convertida por el convertidor 3 de energía, a un valor deseado. El rectificador 5 está equipado con cuatro diodos rectificadores para convertir la corriente alterna monofásica ajustada a una fuente de corriente continua. El circuito 7 suavizado está equipado con una bobina y un condensador para alisar la corriente pulsante contenida en la corriente continua rectificada de manera que la corriente pulsante se alisa para mostrar una forma muy similar a una corriente directa .

Por el sistema 1 de conversión de energía que tiene la construcción antes mencionada, la alimentación de CA de tres fases de partir del suministro 2 de energía de CA trifásica se convierte directamente por el convertidor 3 de energía a la fuente de CA monofásica, y después la fuente de CA monofásica convertida es ajustada en el voltaje, la fuente de CA monofásica ajustada se convierte en la energía de corriente continua. Con esto, la batería 6 secundaria es cargada. Es de señalar que el sistema 1 de conversión de energía mencionado anteriormente es uno de los sistemas ilustrativos para que el convertidor 3 de energía de la presente invención, se aplica prácticamente y la presente invención no se limita a la aplicación a sólo el sistema 1 de conversión de energía antes mencionado. Es decir, cuando al menos uno de una energía eléctrica que se va a convertir y una energía eléctrica que se ha convertido es una fuente de CA polifásica, la presente invención es aplicable a otros sistemas de conversión de energía .

Disposición de la Parte del Convertidor 3 de energía Entonces, la disposición espacial de las partes que constituyen el convertidor 3 de energía de la figura 1 se describirá con referencia a las figuras 2 a 6. Es de señalar que las partes idénticas a las mostradas en la figura 1 se indican con los mismos números de referencia para los que muestra la relación mutua entre ellos.

La figura 2 incluye las figuras 2A a 2D. La figura 2A es una vista en planta en un proceso de montaje que muestra seis elementos 31 de conmutación bidireccionales (cada uno es llamado como módulo IGBT) montados en una superficie superior de un disipador 10 de calor. La figura 2B es una vista en planta en el proceso de montaje que muestra, además de los elementos de conmutación bidireccionales, barras colectoras que se proporcionan para conectar los bornes de los elementos 31 de conmutación bidireccionales. La figura 2C es una vista en planta en el proceso de montaje de tres diodos que son partes del circuito32 de snubber y condensadores 82 de filtros del circuito 8 de filtro, que muestra el lado izquierdo tres condensadores de filtro montados. La figura 2D es una vista lateral del dispositivo anteriormente mencionado. Dado que las partes que constituyen el convertidor 3 de energía de la presente invención son superpuestas mutuamente cuando se ve en un plano, la siguiente explicación en porciones esenciales se hará con la ayuda de los otros dibuj os .

Como se muestra en las figuras 2 y 3, cada elemento 31 de conmutación bidireccional de este ejemplo se proporciona en una superficie superior de un paquete de módulo con bornes de entrada y de salida y un borne intermedio que es uno de los dos bornes intermedios respectivamente proporcionados por pares de dos IGBT's. Entre los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales se muestran en la figura 3, el lado izquierdo tres elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales tienen cada uno el borne de entrada en el extremo izquierdo, el borne de salida en el extremo derecho y el borne intermedio en el medio. Por otra parte, entre los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales se muestran en la figura 3, el lado derecho tres elementos 312, 314, y 316 de conmutación bidireccionales tienen cada uno un borne de entrada en el extremo derecho, el borne de salida en el extremo izquierdo y el . borne intermedia en el medio. Aunque un borne de puerta de cada elemento 31 de conmutación bidireccional está montado en una parte que no sea el paquete del módulo, se omite la ilustración de la borne de puerta.

Como se ve en las figuras 2 y 3, los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional están fijados a la superficie superior del disipador 10 de calor a través de medios de conexión tales como tornillos o similares. Como se ve por estos dibujos, los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos de manera que pares de elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales, elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados y elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados se colocan en los lados izquierdo y derecho, respectivamente, con respecto a una linea CL central. En otras palabras, los dos elementos 311 y 312 bidireccionales de conmutación, dos elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales y dos elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales, que son cada uno emparejados con respecto a una dirección en la que las tres bornes (a saber, borne de entrada, borne intermedia y borne de salida) de cada elemento 31 de conmutación bidireccional se extienden, se colocan respectivamente en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central. A continuación, esta disposición será reformulada como "estando dispuesto de frente con respecto a la linea CL central o lineas P y N de salida cada conexión de los bornes de salida". Es de señalar que la disposición es diferente de la que se muestra en la fiqura. 5 que se describirá en lo sucesivo. Además, es de señalar que los elementos de conmutación bidireccionales emparejados significan un par de elementos de conmutación bidireccionales que están conectados a la misma fase R, S o T de la linea de entrada.

Mediante la disposición de los elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales emparejados, los elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados y los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados en los lados izquierdo y derecho, respectivamente, con respecto a la linea CL central como se describe anteriormente en este documento, es posible proporcionar una disposición en la que las lineas P y N de salida (barras 331 y 332 colectoras) se dibujan en una dirección con la distancia más corta. Si la longitud de disposición de cableado a través del . cual una energía de CA de alta frecuencia se emite es larga, la disposición es fácilmente influenciada por el componente L. Sin embargo, en la disposición de cableado de acuerdo con la invención, la influencia por la componente L puede ser suprimida. Esta supresión es un efecto ventajoso en comparación con el de organizar el otro ejemplo de la figura 5. Es decir, las lineas P y N de salida muestran casi lineas rectas hasta llegar al transformador 4.

Por otra parte, como se mencionó anteriormente, los bornes previstos en los extremos derechos de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional colocados en el lado izquierdo con respecto a la linea CL central son todos bornes de salida y los bornes proporcionan en los extremos izquierdos de ellos son todos los bornes de entrada. Mientras que, los bornes previstos en los extremos izquierdos de elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales colocados en el lado derecho con respecto a la linea CL central son todos los bornes de salida, y los bornes previstos en extremos derechos de ellos son todos los bornes de entrada.

Para los bornes de entrada proporcionadas en los extremos izquierdo de elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales situados en el lado izquierdo con respecto a la linea CL central, hay conectadas las lineas R, S y T de entrada de un grupo ramificado desde las lineas de entrada desde el suministro 2 de energía de CA trifásica, las líneas R, S y T de entrada de un grupo que se extiende hacia la línea CL central, y para los bornes de entrada previstas en los extremos derecho de elementos 312, 314 y 416 de conmutación bidireccional puestos en el lado derecho con respecto a la línea CL central, hay conectadas las lineas R, S y T de entrada del otro grupo ramificado desde las líneas de entrada de suministro 2 de energía de CA trifásica, las líneas R, S y T de entrada del otro grupo que se extiende hacia la línea CL central. Esto es, a los bornes de entrada de los elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales, hay conectada la fase R, a los bornes de entrada de elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales, hay conectada la fase S y para los bornes de entrada de los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales, hay conectada en forma de T. Al hacer una dirección en la que las líneas R, S, Y T de entrada izquierda y derecha se extienden para la conexión con los bornes de entrada iguales a la dirección hacia la línea CL central, una distancia del disipador 10 de calor en la dirección izquierda y derecha puede ser reducida en comparación con el de otra disposición que se muestra en la figura 6.

En la disposición de la figura 1, las líneas R, S y T de entrada desde el suministro 2 de energía de CA trifásica al convertidor 3 de energía, se ramifican en una posición entre una unidad de reactores 81 de filtro y una unidad de condensadores 82L y 82R de filtro. Sin embargo, una modificación puede emplearse en el que la ramificación se hizo en una posición corriente arriba de los reactores 81 de filtro y las líneas R, S, y T de entrada por lo tanto el ramificado se proporcionan respectivamente con reactores 81 de filtro. ? los bornes de salida previstas en los extremos derecho de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional colocados en el lado izquierdo con respecto a la linea CL central, hay conectada una barra 331 colectora que constituye la linea P de salida del convertidor 3 de energía, y a los bornes de salida proporcionadas en los extremos izquierdo de los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales colocados en el lado derecho con respecto a la línea CL central, hay conectada una barra 332 colectora que constituye la línea N de salida del convertidor 3 de energía. Los principales extremos de estas barras 331 y 332 colectoras están conectadas a un transformador . Estas barras 331 y 332 colectoras y las barras colectoras después mencionadas se construyen de un cuerpo eléctricamente conductor que tiene una buena conductividad, tal como cobre o similares.

Los bornes de entrada de pares de elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales situados en los lados izquierdo y derecho con respecto a la línea CL central están conectados a través de una barra 333 colectora, los bornes de entrada de los elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales están conectados a través de un barra 334 colectora y los bornes de entrada de los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales están conectados a través de una barra 335 colectora. En un circuito equivalente de la figura 1, los cableados correspondientes a tales barras colectoras se indican mediante los mismos números de referencia. En vista de la función del convertidor 3 de energía, estas barras 333 a 335 colectoras no son esenciales. Por lo tanto, estas barras colectoras pueden ser omitidas.

Cuando se ve en una vista en planta, estas barras 333 a 335 colectoras están dispuestas para cruzar las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las líneas P y N de salida. Sin embargo, como se ve desde la vista lateral de la figura 3, las barras 333 a 335 colectoras que se conectan los bornes de entrada opuestos están dispuestos en una posición más alta que las barras 331 y 332 colectoras de las líneas P y N de salida y por lo tanto lo que se denomina paso elevado se proporciona entre ellos con ello para no causar interferencia mutua entre los mismos.

Mediante la conexión de pares de elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales colocados en los lados izquierdo y derecho con respecto a la línea CL central, los elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados y los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados, los condensadores 82L y 82R de filtro siendo cada uno interpuesto entre las fases se pueden compartir uno con el otro. Es decir, entre la fase R y la fase S se muestra en el lado izquierdo de la figura 1, se ha dispuesto un condensador 821 de filtro, y entre la fase R y la fase S se muestra en el lado derecho del dibujo, se ha dispuesto un condensador 824 de filtro, y los bornes de entrada de elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales a la que la fase R se introduce están conectados a través de la barra 333 colectora. En consecuencia, el ruido de la fase R del suministro 2 de energía de CA trifásica es filtrada por los dos condensadores 821 y 824 de filtro que cooperan uno con el otro, y por lo tanto, cada condensador del de filtro se puede hacer mas pequeño en la capacidad resultante en la que cada condensador de filtro puede hacerse de tamaño pequeño. También en la fase S y la fase R, se obtiene ventaja similar de la cooperación de los dos condensadores de filtro.

En este ejemplo, el circuito 8 de filtro tiene seis condensadores 821 a 826 de filtro, y como se ve en la figura 3, las lineas de entrada colocadas en los lados izquierdo y derecho con^respecto a la linea CL central se proporcionan con tres condensadores de filtro respectivamente. El condensador 821 de filtro de lado izquierdo está dispuesto entre la fase R correspondiente al borne de entrada del elemento 311 de conmutación bidireccional y la fase S. Como este, el condensador 822 de filtro de lado izquierdo está dispuesto entre la fase S que corresponde al borne de entrada del elemento 313 de conmutación bidireccional y la fase T, y el condensador 823 de filtro de lado izquierdo está dispuesto entre la fase T correspondiente al borne de entrada del elemento 315 de conmutación bidireccional y la fase R.

Mientras, el condensador 824 de filtro lado derecho está dispuesto entre la fase R correspondiente al borne de entrada del elemento 312 de conmutación bidireccional y la fase S, el condensador 825 de filtro de lado derecho está dispuesto entre la fase S que corresponde al borne de entrada del elemento 314 de conmutación bidireccional y la fase T, y el condensador 826 de filtro lado derecho está dispuesto entre la fase T correspondiente al borne de entrada del elemento 316 de conmutación bidireccional y la fase R.

Como se menciona anteriormente en esta memoria, mediante la organización, a los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional que están dispuestos de tal manera que tres elementos y los otros tres elementos se colocan respectivamente en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central, los seis condensadores 821 a 826 de filtro, de tal manera que tres condensadores y los otros tres condensadores se colocan respectivamente en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central, la distancia de cableado del cableado de conexión entre cada uno de los condensadores 821 a 826 de filtro y uno correspondiente de los elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional se pueden acortar.

En este ejemplo, los seis condensadores 821 a 826 de filtro de los cuales tres condensadores de filtro y los otros tres condensadores de filtro están dispuestos en los lados izquierdo y derecho respectivamente están dispuestos fuera de un área en la que se colocan los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales con respecto a la linea CL central. Específicamente, como se muestra en la figura 2D, los condensadores de filtro son fijados a las porciones superiores de las barras colectoras. Mediante la disposición de condensadores 821 a 826 de filtro fuera del área de los elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional , la distancia en la dirección izquierda derecha entre el lado izquierdo de los elementos 31L de conmutación bidireccionales y el lado derecho de los elementos 31R de conmutación bidireccionales se pueden hacer más corto, y por lo tanto, una distancia en la dirección izquierda derecha del disipador 10 de calor se puede ajustar a la más corta que resulta en que el disipador 10 de calor se puede hacer de tamaño más pequeño en comparación con un disipador de calor que se muestra en la figura 4A que muestra el otro ejemplo.

En lo siguiente, un estado de montaje de los condensadores 821 a 826 de filtro que se dividen en dos grupos (cada uno incluyendo tres condensadores de filtro) colocados en los lados izquierdo y derecho, respectivamente, con respecto a la línea CL central se describirá con referencia a las vistas en planta y laterales del dispositivo real de la figura 2.

Antes de su descripción, se describirá una estructura de conexión de las barras colectoras. Como se ve en la figura 2B, la barra 331 colectora es la linea P de salida que conecta los bornes de salida de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y conduce a un transformador 4, y la barra 332 colectora es la linea N de salida que conecta los bornes de salida de los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional y conduce a un transformador 4. La barra 333 colectora es una barra colectora para la conexión de los bornes de entrada de los elementos 311 y 312 de conmutación bidireccional, y la barra 333 colectora tiene porciones de extensión que se extienden hacia el exterior en las direcciones izquierda y derecha de los respectivos bornes de entrada y las porciones de extensión están conectados respectivamente a las barras 336 y 337 colectoras para la conexión a los condensadores 823 y 826 de filtro (el estado de la conexión de estas barras colectoras a los condensadores 823 y 826 de filtro se entienden a partir de las figuras 2C y 3) . Las barras 336 y 337 colectoras, respectivamente conectadas a extremos opuestos de la barra 333 colectora están en ángulo con respecto a una linea que conecta a los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, que es una linea que se extiende en dirección hacia arriba y hacia abajo en la figura 2C.

La barra 334 colectora es una barra colectora para la conexión de los bornes de entrada de elementos 313 y 314 de conmutación bidireccional, y la barra 334 colectora tiene porciones de extensión que se extienden hacia el exterior en las" direcciones izquierda y derecha de los respectivos bornes de entrada y las porciones de extensión están^ conectados, respectivamente a las barras 338 y 339 colectoras para la conexión a los condensadores 821, 822, 824 y 825 de filtro (el estado de la conexión de estas barras colectoras a los condensadores 821, 822, 824 y 825 de filtro se entienden a partir de las figuras 2C y 3) . Las barras 338 y 339 colectoras respectivamente conectadas a extremos opuestos de la barra 334 colectora se extienden a lo largo de una linea que conecta a los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, que es una linea que se extiende en una dirección hacia arriba y hacia abajo en la parte superior izquierda de la figura 2.

La barra 335 colectora es una barra colectora para la conexión de los bornes de entrada de elementos 315 y 316 de conmutación bidireccional, y la barra 335 colectora tiene porciones de extensión que se extienden hacia el exterior en las direcciones izquierda y derecha de los respectivos bornes de entrada y las porciones de extensión están conectados respectivamente a las barras 340 y 341 colectoras para la conexión a los condensadores 823 y 826 de filtro (el estado de la conexión de estas barras colectoras a los condensadores 823 y 826 de filtro se entiende a partir de las figuras 2C y 3) .

Las barras 340 y 341 colectoras respectivamente conectadas a extremos opuestos de la barra 335 colectora están en ángulo con respecto a una linea que conecta a los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, que es una linea que se extiende en dirección hacia arriba y hacia abajo en la figura 2C.

Como se ve en la figura 2D, estas barras 333, 334 y 335 colectoras están conectadas a los bornes de entrada de los elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional a través de varias barras 345 y 346 colectoras y una posición más alta que las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las lineas P y N de salida. Con esto, las barras 333 a 335 colectoras y las barras 331 y 332 colectoras están dispuestas para constituir un paso elevado para ello dejando un espacio entre ellas predeterminado, sin causar interferencia mutua entre las mismas .

Como se muestra mediante lineas discontinuas en la figura 2C, condensadores 821, 822 y 823 de filtro están posicionados fuera con respecto a la linea CL central y dispuestos de tal manera que los centros de los condensadores 821, 822 y 823 de filtro se colocan respectivamente en los vértices de un triángulo (triángulo isósceles o equilátero triángulo es preferible) de los cuales uno de los vértices se dirige hacia afuera. Mediante la disposición de los tres condensadores 821, 822 y 823 de filtro en los vértices del triángulo, la longitud del cable entre los condensadores se puede hacer más corta y por lo tanto, el convertidor 3 de energía se puede hacer de tamaño pequeño y la sincronización entre los condensadores se puede asegurar. Por otra parte, debido a la disposición con un vértice está dirigido hacia el exterior, el equilibrio de cableado de los condensadores se mejora en comparación con una disposición en la que el vértice está dirigido hacia el interior, y a distancias a las respectivas barras 333, 334 y 335 colectoras se pueden acortar.

El condensador 821 de filtro dispuesto entre la fase R y la fase S se monta sobre una superficie superior de la barra 342 colectora y un condensador 822 de filtro dispuesto entre la fase S y la fase T se monta en una superficie superior de la barra 343 colectora. Estas dos barras 342 y 343 colectoras están conectadas mientras que está inclinado con respecto a una línea que conecta los bornes de entrada de elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales , es decir, una línea que se extiende en la dirección hacia arriba y hacia abajo en la figura 2C. Además, estas dos barras 342 y 343 colectoras están conectadas a las barras 333, 342 y 335 colectoras, mientras que una línea trans zonales que conecta a los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, que es una línea que se extiende en la dirección hacia abajo y hacia arriba en la figura 2C. Es de señalar que los condensadores 824 y 825 de filtro montados en el lado derecho de la linea CL central están dispuestos simétricamente con respecto a los condensadores 821 y 822 de filtro con respecto a la linea CL central.

Mediante la disposición de las barras 342 y 343 colectoras de tal manera que estas barras colectoras están en ángulo respecto a la linea que conecta los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales , la sincronización entre los condensadores 821, 822 y 823 de filtro se asegura porque la distancia de cableado entre los condensadores de filtro puede ser finamente igualado con una longitud de cable del condensador 823 de filtro dispuesto entre la fase R y la fase T. Además, mediante la disposición de las barras 342 y 343 colectoras de tal manera que estas barras colectoras rezaga la linea que conecta los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales, la distancia de conexión entre los condensadores 821 y 822 de filtro y las barras 333, 334 y 335 colectoras se puede acortar, y por lo tanto, el convertidor 3 de energía puede ser hecho más pequeño en tamaño. Además, mediante la disposición de los condensadores 821 a 826 de filtro en las superficies superiores de las barras colectoras, es decir, mediante la disposición de los condensadores 821 a 826 de filtro en un lado opuesto de los elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional con respecto a las barras colectoras, el grado de libertad en el diseño de diseño de los condensadores 821 a 826 de filtro se incrementa.

El condensador 823 de filtro dispuesto entre la fase R y la fase T está montado en una superficie superior de la barra 344 colectora dispuesta entre las barras 336 y 340 colectoras, y la barra 344 colectora está dispuesta para extenderse en paralelo con una linea que conecta los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional.

En lo siguiente, se ejemplifica un montaje de tres diodos y un condensador snubber que constituyen un circuito 32 de snubber se muestra en la figura 1 que se describirá. Como se muestra en la figura 1, el circuito 321 de snubber, por ejemplo, del elemento 311 de conmutación bidireccional tiene un borne conectado al borne de entrada del borne 311 de conmutación bidireccional, otro borne conectado al borne intermedio del elemento 311 de conmutación bidireccional y a otro borne conectado al borne de salida del elemento 311 de conmutación bidireccional. En consecuencia, como se entenderá a partir de las figuras 2C y 2D, los tres diodos son fijados y conectados a los soportes 351 a 356 que están construidos cada uno de un cuerpo eléctricamente conductor conectado a un borne intermedio entre cada elemento 31L de conmutación bidireccional y correspondiendo al elemento 31R de conmutación bidireccional. En la figura 2D, sólo se muestra el soporte En este ejemplo, un condensador electrolítico relativamente de gran tamaño se utiliza como el condensador snubber, y el condensador electrolítico relativamente de gran tamaño se utiliza como un condensador 327 snubber común (véase la figura 3) de los seis circuitos 321 a 326 de snubber. Para la conexión del condensador 327 snubber y los tres diodos, se proporcionan barras 347 y 348 colectoras que se colocan entre las barras 331 y 332 colectoras y se extienden en la misma dirección que estas barras 331 y 332 colectoras, las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las líneas P y N de salida .

Como se ve en las figuras 2D y 3, las dos barras 347 y 348 colectoras conectadas al condensador 327 snubber se fijan a una posición que es más alta que las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las líneas P y N de salida, pero más bajas que las barras 333, 334 y 335 colectoras. Es de señalar que estas dos barras 347 y 348 colectoras están soportadas en el disipador 10 de calor o una base (no mostrada) que no sea el disipador de calor. Para la prevención de un corto circuito con las barras 333, 334 y 335 colectoras, las superficies exteriores de las barras 347 y 348 colectoras pueden estar recubiertas con un material aislante.

La disposición de las barras 347 y 348 colectoras con respecto a las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las líneas P y N de salida y el condensador 327 de snubber es como sigue. Es decir, mediante la disposición de las barras 347 y 348 colectoras entre las barras 331 y 332 colectoras, tanto la distancia de cableado para lineas P y N de salida y la distancia de cableado a condensador 327 de snubber se puede acortar. Además, mediante la disposición de barras 347 y 348 colectoras más altas que las barras 331 y 332 colectoras, es posible acortar la distancia de los diodos de cada uno de los circuitos 321 a 326 de snubber.

De acuerdo con la modalidad antes mencionada, se obtienen las siguientes ventajas. 1) En este ejemplo, a los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional que están dispuestos de tal manera que tres elementos y los otros tres elementos se colocan respectivamente en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central, hay dispuestos los seis condensadores 821 a 825 de filtro de tal manera que tres condensadores y los otros tres condensadores se colocan respectivamente en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central, de modo que la distancia de cableado conecta el cableado entre cada uno de los condensadores 821 a 823 de filtro y una correspondiente de los elementos 311 a 316 de conmutación bidireccional se pueden acortar. 2) En este ejemplo, ya que los elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales emparejados los elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados y los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados están dispuestos cada uno en los lados izquierdo y derecho respectivamente con respecto a la linea CL central, es posible proporcionar una disposición en la que las lineas P y N de salida (es decir, barras 331 y 332 colectoras) se dibujan en una dirección con la distancia más corta. Si la lonqitud de disposición de cableado a través del cual se emite una energía de CA de alta frecuencia es larga, la disposición es fácilmente influenciada por el componente L. Sin embargo, en la disposición de cableado de acuerdo con la invención, la influencia por el componente L puede ser suprimida. 3) En este ejemplo, los seis condensadores 821 a 826 de filtro de los cuales tres condensadores de filtro y los otros tres condensadores de filtro están dispuestos en los lados izquierdo y derecho respectivamente están dispuestos fuera de un área en la que los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales se colocan con respecto a la linea CL central. Por lo tanto, la distancia en la dirección izquierda y derecha entre el lado izquierdo de los elementos 31L de conmutación bidireccional y los elementos 31R de conmutación bidireccional del lado derecho se puede hacer más corto. En consecuencia, la distancia en la dirección izquierda y derecha del disipador 10 de calor se puede ajusfar a la más corta que resulta en que el disipador 10 de calor puede reducirse en tamaño. 4 ) En este ejemplo, los bornes de entrada de los elementos 311 y 312 de conmutación bidireccionales emparejados, los bornes de entrada de los elementos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados y los bornes de entrada de los elementos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados, que están dispuestos en los lados izquierdo y derecho con respecto a la linea CL central, están conectados a través de respectivas barras 333, 334 y 335 colectoras. Por consiguiente, los condensadores 82L y 82R de filtro cada uno está dispuesto entre las fases pueden ser compartidos. Por lo tanto, cada condensador del de filtro se puede hacer más pequeño en la capacidad resultante en la que cada condensador de filtro puede ser más pequeño en tamaño. 5) En este ejemplo, puesto que la dirección en la que las lineas R, S y T de entrada izquierda y derecha se extienden para la conexión con los elementos 31L y 31R de conmutación bidireccionales, se hace igual a la dirección hacia la linea CL central, una distancia del disipador 10 de calor en la dirección izquierda y derecha se puede hacer pequeña . 6) En este ejemplo, los condensadores 821 a 826 de filtro están dispuestos en las superficies superiores de las barras colectoras, es decir, los condensadores 821 a 826 de filtro están dispuestos en un lado opuesto de los 311 a 316 elementos de conmutación bidireccional con respecto a las barras colectoras, se incrementa el grado de libertad en el diseño de diseño de los condensadores 821 a 826 de filtro. 7) En este ejemplo, la disposición de las barras 347 y 348 colectoras relativos a las barras 331 y 332 colectoras que constituyen las lineas P y N de salida y el condensador 327 snubber por lo que se hace las barras 347 y 348 colectoras se colocan entre las barras 331 y 332 colectoras, de modo que tanto la distancia de cableado para lineas P y N de salida y la distancia de cableado al condensador 327 se acortan. 8) En este ejemplo, dado que las barras 347 y 348 colectoras están dispuestos más alta que las barras 331 y 332 colectoras, es posible acortar la distancia de los diodos de cada uno de los circuitos 321 a 326 de snubber. 9) En este ejemplo, dado que los tres condensadores 821, 822 y 823 de filtro están dispuestos en los vértices del triángulo, la longitud del cable entre los condensadores se puede hacer más corto y por lo tanto, el convertidor 3 de energía puede ser pequeño en tamaño, y la sincronización entre los condensadores se puede asegurar. 10) En este ejemplo, puesto que un vértice del triángulo en el cual está dispuesto uno de los tres condensadores de filtro se dirige hacia fuera, el equilibrio de cableado de los condensadores se mejora en comparación con una disposición en la que el vértice está dirigido hacia el interior y las distancias a las barras 333, 334 y 335 colectoras pueden ser acortadas. 11) En este ejemplo, dado que las barras 342 y 343 colectoras están dispuestas para formar un ángulo respecto a la linea que conecta los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales , la distancia de cableado entre los condensadores de filtro puede ser finamente igualados con una longitud de cable de condensador 823 de filtro dispuesto entre la fase R y la fase T. En consecuencia, la sincronización entre los condensadores 821, 822 y 823 de filtro puede ser asegurada. 12) En este ejemplo, dado que las barras 342 y 343 colectoras están dispuestas para rezagarse la linea que conecta los bornes de entrada de los elementos 311, 313 y 315 bidireccionales de conmutación, la distancia de conexión entre los condensadores 821 y 822 de filtro y las barras 333, 334 y 335 colectoras se puede acortar, y por lo tanto, el convertidor 3 de energía se puede hacer de tamaño pequeño.

Otras Modalidades La presente invención tiene modificaciones y modalidades distintas de la modalidad mencionada anteriormente. A continuación, se describirán las modificaciones de la invención. La presente invención no se limita a la modalidad mencionada anteriormente y las siguientes modalidades. En la siguiente, las partes idénticas a las descritas en la modalidad mencionada anteriormente se indican mediante los mismos números de referencia y la explicación sobre las mismas partes se omite convenientemente.

En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los tres condensadores 82L de filtro del lado izquierdo y los tres condensadores 82R de filtro del lado derecho están dispuestos fuera de un área de elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y un área de elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales, respectivamente, con respecto a la linea CL central. Sin embargo, como se ve en las figuras 4? y 4B, los tres condensadores de filtro laterales izquierda y los tres condensadores del lado derecho pueden estar dispuestas entre una área del lado izquierdo los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y una área de los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales lado derecho con respecto a la linea CL central.

En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos de manera que los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional y los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos en los lados izquierdo y derecho, respectivamente, con respecto a la linea CL central. Sin embargo, como se muestra en la figura 5, los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional y los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional pueden estar dispuestos a lo largo de la línea CL central.

En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos de manera que los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos en los lados izquierdo y derecho, respectivamente, con respecto a la línea CL central y los bornes de entrada y salida de los elementos de conmutación bidireccionales del lado izquierdo y los bornes de entrada y de salida de los elementos de conmutación bidireccionales del lado derecho están dispuestos en simetría lineal con respecto a la linea CL central. Sin embargo, como se muestra en la figura 6, una disposición puede emplearse en el que los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales están dispuestos en los lados izquierdo y derecho con respecto a la línea CL central y los bornes de entrada y de salida de los elementos de conmutación bidireccionales del lado izquierdo y los bornes de entrada y de salida de los elementos de conmutación bidireccionales del lado derecho están dispuestos de la misma manera. En este caso, las líneas R, S y T de entrada del sistema dual se conectan a los bornes de entrada de los elementos de conmutación bidireccionales del lado izquierdo y derecho, mientras que se extiende en la misma dirección (en la dirección desde izquierda a derecha en el ejemplo ilustrado) .

En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los condensadores 821 a 826 de filtro están dispuestos entre las fases mientras se mantiene la relación uno a uno a los seis elementos 311-316 de conmutación bidireccionales . Sin embargo, como se muestra en la figura 7, una disposición puede emplearse en el que los condensadores 821 a 826 de filtro están dispuestos entre las fases de tal manera que varios (dos en el ejemplo ilustrado) de los condensadores 821 a 826 de filtro están conectados a cada uno de los seis elementos 311 a 316 de conmutación bidireccionales .

En este caso, los condensadores de filtro pueden estar dispuestos en el centro del convertidor 3 de energía como se muestra en la figura 8 o fuera del convertidor 3 de energía como se muestra en la figura 9. Como se entenderá a partir de la figura 8, cuando los condensadores de filtro están dispuestos en el centro del convertidor 3 de energía, los espacios vacíos son utilizables, por lo que el tamaño del convertidor 3 de energía puede hacerse tan pequeña como sea posible .

Los elementos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales anteriormente mencionados corresponden a los primeros elementos de conmutación en las Reivindicaciones, los elementos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales anteriormente mencionados corresponden a los segundos elementos de conmutación en las Reivindicaciones, el convertidor 3 de energía anteriormente mencionado corresponde a un circuito convertidor en Reivindicaciones, las barras 347 y 348 colectoras antes mencionados corresponden a partes de cableado de un circuito de protección en las Reivindicaciones, y las barras 331 y 332 colectoras antes mencionados corresponden a las líneas de salida en las Reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un convertidor de energía que convierte directamente la energía de CA polifásica a energía de CA, el convertidor de energía que comprende: un circuito convertidor que incluye una pluralidad de primeros elementos de conmutación que están conectados a las fases de la energía de CA polifásica para habilitar la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional y un pluralidad de segundos elementos de conmutación que están conectados a las fases de la energía de CA polifásica para habilitar la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional; una pluralidad de líneas de entrada conectados a los bornes de entrada de la pluralidad de los primeros elementos de conmutación y bornes de entrada de la pluralidad de los segundos elementos de conmutación respectivamente; una primera línea de salida conectada a los bornes de salida de la pluralidad de los primeros elementos de conmutación y una segunda línea de salida conectada a los bornes de salida de la pluralidad de los segundos elementos de conmutación, y circuitos de protección que están conectados respectivamente a los primeros elementos de conmutación y segundos elementos de conmutación, en el que una disposición espacial es suministrado por: una disposición en la que los bornes de salida de la pluralidad de los primeros elementos de conmutación están dispuestos en una linea y los bornes de salida de la pluralidad de segundos elementos de conmutación están dispuestos en una linea; una disposición en la que la pluralidad de primeros elementos de conmutación dispuestos en la linea y la pluralidad de segundos elementos de conmutación dispuestos en la linea están dispuestos de frente con respecto a las primeras y segundas lineas de salida, y una disposición en la que las partes del cableado de la protección circuitos están dispuestas entre los primeros elementos de conmutación y los segundos elementos de conmutación .

2. Un convertidor de energía según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado en que los circuitos de protección, respectivamente, proporcionados por los primeros elementos de conmutación y los segundos elementos de conmutación tienen cada uno los diodos que se incluyen en cada circuito de protección y un condensador que se utiliza comúnmente en los circuitos de protección, y en el que las partes de cableado de los circuitos de protección son cableados cada uno de los cuales conecta los diodos para el condensador .

3. Un convertidor de energía según se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado en que el cableado que conecta el condensador y diodos está dispuesto por encima de las lineas de salida.

4. Un convertidor de energía según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado en que las partes de cableado de los circuitos de protección son barras colectoras rectas y dispuestas entre un par de barras colectoras que constituyen las primeras y segundas líneas de salida.

5. Un convertidor de energía según se reivindica en la reivindicación 4, caracterizado en que las barras colectoras que constituyen las partes de cableado de los circuitos de protección y las barras colectoras que constituyen las primeras y segundas líneas de salida se extienden en paralelo entre sí. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Previsto es un convertidor 3 de energía que convierte directamente energía CA polifásica a energía CA. Un circuito convertidor tiene una pluralidad de primeros elementos 311, 313 y 315 de conmutación que están conectados a cada fase R, S o T de la energía de CA polifásica para habilitar la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional, y una pluralidad de segundos elementos 312, 314 y 316 de conmutación que están conectados a cada fase para permitir la conmutación para encender los portadores de corriente bidireccional. El circuito convertidor comprende las líneas R, S y T de entrada conectados a cada borne de entrada, y las líneas P y N de salida conectados a cada borne de salida. Las partes de cableado 347 y 348 de los circuitos 32 de protección están situadas entre las líneas P y N de salida. La distancia de cableado entre cada circuito 32 de protección y el correspondiente elemento de conmutación se puede acortar.