MX2013013993A - Dispositivo de conversion de energia. - Google Patents

Dispositivo de conversion de energia.

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polyphase
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Hironori Koyano
Takamasa Nakamura
Masao Saito
Kouji Yamamoto
Tsutomu Matsukawa
Manabu Koshijo
Junichi Itoh
Yoshiya Ohnuma
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Univ Nagaoka Technology
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Abstract

Un dispositivo (3) de conversión de energía que convierte directamente energía AC polifásica a energía AC. Un circuito de conversión tiene una pluralidad de primeros elementos (311, 313, 315) de conmutación y una pluralidad de los segundos elementos (312, 314, 316) de conmutación que se conectan a las fases (R, S, T) de la AC polifásica ya mencionada y puede conmutar el flujo de corriente entre dos direcciones. El dispositivo de conversión de energía también se proporciona con una pluralidad de capacitores (821-826) conectado al circuito de conversión ya mencionado. Se proporciona al menos uno de los capacitores entre cada par de fases de la corriente AC polifásica en correspondencia con los primeros elementos de conmutación, y se proporciona al menos uno de los capacitores entre cada par de fases de la corriente AC polifásica en correspondencia con los segundos elementos de conmutación. Esto hace posible reducir la distancia de cableado entre los capacitores y los elementos de conmutación.

Description

DISPOSITIVO DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un dispositivo de conversión de energía o aparato para convertir energía ac de frecuencia de utilidad o frecuencia de energía comercial, directamente en energía ac deseada.
ARTE ANTECEDENTE Se conoce un convertidor matricial como un aparato de conversión para convertir energía as a energía as directamente y eficientemente con una construcción que requiere un número menor de partes de componente y permitiendo la reducción de tamaño de los aparatos (Documento 1 de Patente) .
Sin embargo, el enrutamiento o distancia del cableado de cables es larga para la conexión al medio de conmutación incluyendo IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) , en el convertidor matricial mencionado anteriormente de la tecnología anterior en la cual cada una de las fases (fase R, fase S, fase T) se proporciona con uno de los condensadores que forman un circuito de filtro, y. se instalan los condensadores en una caja de unidad.
Literatura de arte previo Documento (s) de patente Documento 1 de Patente: JP 2006-333590 A.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la presente invención proporcionar el dispositivo de conversión de energía o aparato para reducir una distancia de cableado entre los condensadores de filtro y el medio de conmutación.
Un aparato de conversión de energía de acuerdo a la presente invención: un circuito de conversión que incluye una pluralidad de primeros dispositivos de conmutación, respectivamente, con fases de la energía ac polifásica, y configurada para permitir la operación de conmutación eléctrica en ambas direcciones, y una pluralidad de segundos dispositivos de conmutación conectados, respectivamente, con las fases de la energía ac polifásica, y configurados para permitir la operación de conmutación eléctrica en ambas direcciones; y una pluralidad de condensadores conectados con el circuito de conversión, en donde se proporciona al menos uno de los condensadores, para cada uno de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación, entre dos de las fases de la energía ac polifásica que corresponde a cada uno de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación.
De acuerdo a la presente invención, los condensadores de filtro se pueden colocar cerca de los dispositivos de conmutación respectivos, de modo que es posible reducir la distancia de cableado entre los condensadores de filtro y el dispositivo de conmutación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama del circuito eléctrico que muestra un sistema de conversión de energía al cual se aplica una modalidad de la presente invención.
La figura 2? es una vista plana que muestra un aparato de conversión de energía de acuerdo a la modalidad de la presente invención, en un estado intermedio bajo un proceso de ensamble .
La figura 2B es una vista plana que muestra el aparato de conversión de energía de acuerdo a la modalidad de la presente invención, en un estado intermedio bajo el estado de ensamble.
La figura 2C es una vista plana que muestra el aparato de conversión de energía de acuerdo a la modalidad de la presente invención, en un estado intermedio bajo el proceso de ensamble .
La figura 2D es una vista de lado que muestra el aparato de conversión de energía de acuerdo a la modalidad de la presente invención, en un estado intermedio bajo el proceso de ensamble .
La figura 3 es una vista que muestra un diseño de los IGBTs y condensadores de filtro del aparato de conversión de energía mostrado en la figura 2, en una vista plana y una vista de lado.
La figura 4A es una vista plana que muestra otro diseño de los IGBTs y los condensadores de filtro mostrados en la figura 3.
La figura 4B es una vista de lado de la figura 4A.
La figura 5 es una vista que muestra aun otro diseño de los IGBTs y los condensadores mostrados en la figura 3, en una vista plana.
La figura 6 es una vista que muestra aun otro diseño de los IGBTs y los condensadores de filtro mostrados en la figura 3, en una vista plana.
La figura 7 es un diagrama de circuito eléctrico que muestra un sistema de conversión de energía para la cual se aplica otra modalidad de la presente invención.
La figura 8 es una figura que muestra un diseño de los IGBTs y los condensadores de filtro mostrados en la figura 7, en una vista plana y una vista de lado.
La figura 9 es una vista que muestra otro diseño de los IGBTs y los condensadores mostrados en la figura 7, en una vista plana y una vista de lado.
MODO(S) PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Esquema de Sistema 1 de Conversión de Energía Primero, la figura 1 se usa para ilustra el esquema de un sistema de conversión para el cual se aplica una modalidad de la presente invención. Un sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo es un sistema para convertir energía ac trifásica suministrada desde el suministro de energía ac trifásica o la fuente 2 de energía, directamente a la energía ac de fase individual, con un aparato de conversión de energía o dispositivo 3 de acuerdo a la modalidad de la presente invención, para dar un paso hacia arriba o hacia debajo de la energía ac de fase individual a un voltaje apropiado con un transformador 4, y por lo tanto convertir la energía ac a energía de con un rectificador 5, y por tanto cargar una batería 6 secundaria. Se proporciona adicional un circuito 7 de aislamiento.
Se proporciona un circuito 8 de filtro, en el sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo, para atenuar los harmónicos altos para suprimir ruido para cada fase de líneas de salida (fase R, fase S y fase T) para suministrar la energía ac trifásica desde el suministro de energía ac trifásica o fuente 2. El circuito 8 de filtro de este ejemplo incluye reactores 81 de tres filtros conectados con las tres fases R, S y T, respectivamente, y seis condensadores de filtro o capacitores 82L, 82R conectados entre las tres fases R, S y T. Se explica después un diseño de condensadores 82L, 82R de filtro (mostrados en las figuras 3-6, como condensadores 821-836 de filtro) .
En el sistema de conversión de energía de este ejemplo, se suministra la energía ac trifásica a traces del circuito 8 de filtro, para el aparato 3 de conversión de energía, y convierte a la energía ac de señal individual. El aparato 3 de conversión de energía de este ejemplo incluye 6 dispositivos 31 de conmutación bidireccionales dispuesto en una matriz que corresponde a las fases R, S y T. En lo sucesivo, se usa un número 31 de referencia, como un término genérico, para denotar uno de los dispositivos de conmutación bidireccionales generalmente, y los números 311-316 de referencia se usan para denotar uno específico de los seis dispositivos de conmutación bidireccionales, como se muestra en la figura 1.
Cada uno de los dispositivos 31 de conmutación bidireccionales de este ejemplo es un módulo IGBT que incluye un elemento de conmutación semiconductor en la forma de un IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) , y un diodo de rueda libre anti-paralelo o diodo de retorno combinado en una conexión anti-paralelo. La construcción de cada dispositivo 31 de conmutación bidireccional no se limita a la construcción mostrada en la figura. Por ejemplo, es opcional emplear una construcción que incluye dos elementos IGBT de bloqueo inverso en la conexión anti-paralelo.
Se proporciona un circuito 32 snubber para cada uno de los dispositivos 31 de conmutación bidireccional, para proteger el dispositivo 31 de conmutación bidireccional correspondiente desde los picos de voltaje generados con operación de ENCENDIDO/APAGADO del dispositivo 31 de conmutación bidireccional . El circuito 32 snubber se conecta con el lado de entrada y el lado de salida del dispositivo 31 de conmutación bidireccional correspondiente y formada por una combinación de un condensador o capacitor snubber y tres diodos. En lo sucesivo, se usa un numeral 32 de referencia, como un término genérico, para detener uno de los circuitos snubbers generalmente, y los números 321-326 de referencia se usa para denotar un solo especifico de los seis circuitos snubber, como se muestra en la figura 1.
Se proporciona un circuito 9 de control del convertidor de matriz, en el sistema 1 de conversión de energía de este ejemplo, para control de ENCE DI DO/APAGADO de cada uno de los dispositivos 31 de conmutación bidireccionales del aparato 3 de conversión de energía. El circuito 9 de control del convertidor de matriz recibe, como entradas, un valor de un voltaje suministrado desde la fuente 2 de energía ac trifásica, un valor de una corriente de es emitido actualmente, y un valor de un comando de corriente objetivo, controla la señal de puerta de cada uno de los dispositivos 31 de conmutación bidireccionales de acuerdo con esas entradas, ajusta la energía ac de fase individual emitida al transformador 4, y por tanto obtiene la energía de que corresponde a un objetivo.
El transformador 4 incrementa o disminuye el voltaje de la energía ac de fase individual obtenida por conversión del aparato 3 de conversión de energía, a un valor predeterminado. El rectificador 5 incluye cuatro diodos rectificadores y convierte la energía ac de fase individual del voltaje ajustado en energía de. El circuito 7 de aislamiento incluye una bobina y un condensador o capacitor y aisla las pulsaciones incluidas en la corriente de obtenida por la rectificación, en una condición cercada a la corriente de.
El sistema 1 de conversión de energía así construido de este ejemplo convierte la energía ac trifásica suministrada desde el suministro 2 de energía trifásica, directamente en la energía ac de fase individual con el aparato 3 de conversión de energía, y convierte la energía ac de fase individual en energía de después de ajustar a un voltaje deseado. Por tanto, se carga la batería 6 secundaria. El sistema 1 de conversión de energía es meramente un ejemplo para el cual se aplica el aparato 3 de conversión de energía de acuerdo a la presente invención. La presente invención no se limita a este ejemplo en que se aplica la presente invención al sistema 1 de conversión de energía. La presente invención es capaz de aplicarse a otros sistemas de conversión de energía cuando al menos una de la energía antes de la conversión y la energía después de la conversión es energía ac polifásica.
Diseño o Diagrama de Partes del Aparato 3 de Conversión de Energía Las figuras 2-6 son vistas para ilustrar el diseño espacial o la disposición de las partes que constituyen el aparato 3 de conversión mostrado en la figura 1. En esas figuras, los mismos números de referencia se usan para partes idénticas mostradas en la figura 1 para mostrar la correspondencia en las figuras.
La figura 2 incluye las figuras 2A-2D. La figura 2A es una vista plana que muestra un estado intermedio durante el proceso de ensamble, en el cual los seis dispositivos 31 bidireccionales (también referidos como los módulos IGBT) se montan en una superficie superior de un disipador 10 de calor. La figura 2B es una vista plana que muestra un estado intermedio durante el proceso de ensamble, en que además se montan las barras, para conectar las terminales de los dispositivos 31 de conmutación bidireccional . La figura 2C es una vista plana que muestra un estado intermedio durante el proceso de ensamble, en que, de los tres diodos que forman el circuito 32 amortiguador, y los condensadores 82 de filtro del circuito de filtro, están montados en el lado izquierdo los tres condensadores de filtro. La figura 2D es una vista de lado que muestra el estado intermedio durante el proceso de ensamble. Ya que las partes constituyentes del aparato 3 de conversión de energía de este ejemplo se sobreponen en la vista plana, en la siguiente explicación, se muestran las porciones principales en otro dibujo.
Como se muestra en la figura 2 y la figura 3, cada dispositivo 31 de conmutación bidireccional de este ejemplo incluye una terminal de entrada, una terminal de salida y un intermedio o terminal de punto medio entre las dos IGBTs dispuestas en un par, y la terminal de entrada, la terminal de salida y la terminal intermedia se proporcionan en un lado superior del paquete del módulo. Entre los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales mostrados en la figura 3, las terminales de lado izquierdo de los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales de lado izquierdo son terminales de entrada, las terminales de lado derecho de los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales de lado izquierdo son terminales de salida, y las terminales centrales de los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales de lado izquierdo son terminales intermedias. Entre los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales mostrados en la figura 3, las terminales de lado derecho de los tres dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales de lado derecho son terminales de entrada, las terminales de lado izquierdo de los tres dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales de lado derecho son terminales de salida, y las terminales centrales de los tres dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales de lado derecho son terminales intermedias. Terminales de puerta de los dispositivos 31 de conmutación bidireccionales se proporciona en otra parte del paquete del módulo y se omite en la figura.
Como se muestra en la figura 2 y la figura 3, los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales se fijan en la superficie superior del disipador 10 de calor, por el medio de fijación tal como tornillos. Como se muestra en esas figuras, los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales se disponen en los tres pares: un primer par de dispositivos 311 y 312 bidireccionales dispuestos respectivamente, en los lados derecho e izquierdo de una línea CL central, un segundo par de dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccionales dispuestos, respectivamente, en los lados derecho e izquierdo de la linea CL central, y un tercer par de dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccionales dispuestos, respectivamente, en los lados derecho e izquierdo de la línea CL central. En otras palabras, los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccionales se disponen lado a lado, en el lado izquierdo y derecho de la línea CL central, respectivamente, se extiende o dispone a lo largo de la dirección extendida en la que las tres terminales (terminal de entrada, terminal de salida y terminales intermedias) de cada dispositivo 31 de conmutación bidíreccional ; se disponen los dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccionales lado a lado, en el lado izquierdo y derecho de la línea CL central, respectivamente, a lo largo de la dirección de extensión; y se disponen los dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccionales lado a lado, en el lado izquierdo y derecho de la línea central CL, respectivamente, a lo largo de la dirección extendida. En lo sucesivo, esta disposición también se expresa como "yuxtaposición, o la disposición en paralelo, con respecto a la línea CL central o líneas P, N de salida que conecta las terminales de salida". Esta disposición es diferente desde la disposición mostrada en la figura 5. Los pares de dispositivos de conmutación bidireccionales son dos dispositivos de conmutación bidireccionales conectados con los mismos uno de las fases R, S, T de la línea de entrada.
Con esta disposición o yuxtaposición que incluye los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccional; 313 y 314; o 315 y 316 de cada par dispuesto en los lados izquierdo y derecho de la línea CL central, es posible emplear un diseño para extraer las líneas P y N de salida (barras 331 y 332) en una dirección en una distancia mínima. Ya que la influencia del componente L se incrementa por un incremento de la energía ac de frecuencia de alto cableado de salida, la disposición de este ejemplo puede frenar la influencia del componente L. Este efecto de la disposición de este ejemplo es más ventajoso conforme se compara al ejemplo mostrado en la figura 5. Por tanto, las líneas P y N de salida están casi en línea recta hasta el transformador 4.
Como se menciona antes, las terminales extremas derechas de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales de lado derecho en el lado izquierdo de la linea CL central son todas terminales de salida, y las terminales extremas derechas de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales de lado izquierdo son todas terminales de entrada. Las terminales extremas izquierdas de los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales en el lado derecho de la linea CL central son todas terminales de salida, y las terminales extremas derechas del lado derecho de los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales de lado derecho son todas terminales de entrada .
A las terminales de entrada en los extremos izquierdo de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales en el lado izquierdo de la linea CL central, las lineas R, S y T de entrada de otro ramal se desvia desde las lineas de entrada del suministro 2 de energía ac trifásica se conecta en una dirección interior hacia la línea CL central. A las terminales de entrada en el extremo derecho de los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales en el lado derecho de la línea CL central, las líneas R, S y T de entrada del otro ramal se desvía de las líneas de entrada del suministro 2 de energía ac trifásico se conectan en una dirección interior hacia la línea CL central. La fase R se conecta a las terminales de entrada de los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccional; la fase S se conecta a las terminales de los dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccional; y la fase T se conecta a las terminales de los dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccional. Las líneas R, S y T de entrada en el lado izquierdo se extienden y conectan en la dirección interior hacia la linea CL central, y las líneas R, S y T de entrada en el lado derecho también se extienden y conectan en la dirección interior hacia la línea CL central. Con esta disposición de conexión de las líneas de entrada, es posible disminuir la distancia en la dirección izquierda y derecha, del disipador de calor como se compara a la disposición en otro ejemplo mostrado en la figura 6.
En la configuración de la figura 1, las líneas R, S y T de entrada que se extienden desde el suministro 2 de energía ac trifásica al aparato 3 de conversión de energía bifurcan en la posición entre los reactores 81 de filtro y los condensadores 82L y 82 R de filtro. Sin embargo, es posible emplear una configuración en que las líneas R, S y T de entrada se dividen en dos ramificaciones en el lado corriente arriba de los reactores 81 de filtro, y los reactores 81 de filtro se proporcionan para cada una de las ramificaciones de las líneas R, S y T de entrada.
Se conecta una barra 331 colectora que forma una línea P de salida del aparato 3 de conversión de energía con las terminales de salda del extremo derecho de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales en el lado izquierdo de la linea CL central. Se conecta una barra 332 que forma una linea N de salida del aparato 3 de conversión de energía con las terminales de salida del extremo izquierdo de los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales en el lado derecho de la línea CL central. Los extremos delanteros de las barras 331 y 332 colectoras se conectan con el transformador 4. Las barras que incluyen esas barras 331 y 332 colectoras y las barras mencionadas en este documento a continuación se hacen del conductor tal como cobre, que es superior en la conductividad eléctrica.
Una barra 333 colectora conecta las terminales de los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccionales emparejados uno con otro y se disponen en los lados izquierdo y derecho de la línea CL central. Una barra 334 colectora conecta las terminales de entrada de los dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccionales emparejados uno con otro y dispuestos en los lados izquierdo y derecho de la línea CL central. Una barra 335 conecta las terminales de entrada de los dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccionales emparejados uno con otro y dispuestos en los lados izquierdo y derecho de la línea Cl central. En el circuito equivalente mostrado en la figura 1, los cableados que corresponden a las barras se muestran con los mismos números de referencia, respectivamente. Esas barras 333-335 colectoras no son esenciales para la función del aparato 3 de conversión de energía, y por lo tanto, es opcional omitir esas barras.
Esas barras 333-335 colectoras se disponen para intersectar las barras 331 y 332 colectoras formando las líneas P y N de salida como se ve en una vista plana. Sin embargo, como se muestra en la vista de lado de la figura 3, las barras 333-335 que conectan las terminales de entrada se forman en una posición mayor que las barras 331 y 332 colectoras, y por tanto dispuestas para evadir la interface entre las mismas con una estructura de cruce multinivel de paso superior o inferior.
Los condensadores 82L y 82R de filtro provistos entre dos de las fases se pueden usar en común empleando la disposición en que los dispositivos 311 y 322 de conmutación bidireccionales dispuestos en los lados izquierdo y derecho de la línea central se conectan en el primer par, los dispositivos 313 y 324 de conmutación bidireccionales se conectan en el segundo par, y los dispositivos 315 y 326 se conectan en el tercer par. Específicamente, se proporciona el condensador 821 de filtro entre las fases R y S en el lado izquierdo en la figura 3, y se proporciona el condensador 824 de filtro entre las fases R y S en el lado derecho en la figura 3. La barra 333 colectora conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccionales para el cual se introduce la fase R. Por lo tanto, se remueven los ruidos en la fase R del suministro 2 de energía ac trifásica por la operación de filtración cooperativa de los condensadores 821 y 824 de filtro. Consecuentemente, es posible reducir la capacidad de uno de los condensadores de filtro y por lo tanto reducir los tamaños de los condensadores de filtro. Se aplica el mismo a la fase S y a la fase T.
El circuito de filtro en este ejemplo incluye seis condensadores 821-826 de filtro dispuestos de modo que tres de los seis condensadores de filtro se conectan entre las líneas de entrada en el lado izquierdo de la línea CL central y los tres restantes se conectan entre las líneas de entrada en el lado derecho de la línea CL centra, como se muestra en la figura 3. El condensador 821 de filtro del lado izquierdo se proporciona entre la fase S y la fase R que corresponde a la terminal de entrada del dispositivo 311 de conmutación bidireccional. Similarmente, el condensador 822 de filtro de lado izquierdo se proporciona entre la fase T y la fase S que corresponde a la terminal de entrada del dispositivo 313 de conmutación bidireccional. El condensador 823 de filtro de lado izquierdo se proporciona entre la fase R y la fase T que corresponde a la terminal de entrada del dispositivo 315 de conmutación bidireccional. Similarmente, el condensador 824 de filtro del lado derecho se proporciona entre la fase S y la fase R que corresponde a la terminal de entrada del dispositivo 313 de conmutación bidireccional . El condensador 825 de filtro del lado derecho se proporciona entre la fase T y la fase S que corresponden a la terminal de entrada del dispositivo 314 de conmutación bidireccional. El condensador 826 de filtro del lado derecho se proporciona entre la fase R y la fase T que corresponde a la terminal de entrada del dispositivo 316 de conmutación bidireccional.
Con la disposición en que los seis condensadores 821-826 se disponen de modo que tres están en el lado izquierdo de la linea CL central y los otros tres condensadores de filtro están en el lado derecho, para los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales dispuestos de modo que tres están en el lado izquierdo de la linea CL central y los otros tres dispositivos de conmutación están en el lado derecho, es posible reducir la distancia o longitud del cable de conexión de enrutamiento para cada uno de los condensadores 821-826 de filtro y los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional .
En este ejemplo, los tres izquierdos y los tres derechos de los condensadores 821-826 de filtro se disponen en los lados exteriores de la región en que se forman los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales, con respecto a la linea CL central. Concretamente, como se muestra en la figura 2D, los tres izquierdos y los tres derechos de los condensadores 821-826 de filtro se fijan en la parte superior de las barras. Con la disposición en que los condensadores 821-826 de filtro se disponen de modo que los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales se localizan entre los tres condensadores de filtro izquierdos y los tres condensadores de filtro derechos, es posible minimizar el espaciamiento entre los dispositivo 31L y rlR de conmutación bidireccionales izquierdo y derecho en la dirección izquierda y derecha. Por lo tanto, es posible establecer la distancia o longitud en la dirección izquierda y derecha, del disipador 10 de calor en un valor mínimo. Como un resultado, es posible reducir el tamaño del disipador 10 de calor comparado a la disposición en otro ejemplo mostrado en la figura 4A.
Los tres izquierdos y los tres derechos de los condensadores 821-826 de filtro se montan en los lados izquierdo y derecho de la línea CL central como se muestra en la figura 2 que muestra la vista plana y la vista de lado de un aparato actual.
De antemano, se dirige la explicación a la estructura de conexión de las barras colectoras. Como se muestra en la figura 2B, la barra 331 colectora forma la línea P de salida que conecta las terminales de salida de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccionales y las conduce al transformador 4. La barra 332 colectora forma la línea N de salida que conecta las terminales de salida de los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales que las conduce al transformador 4. La barra 333 colectora es una barra que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccional, e incluyendo una primera porción extrema que se extiende hacia afuera en una dirección hacia la izquierda más allá de la terminal de entrada del dispositivo 311 de conmutación bidireccional y el cual se conecta con una barra 336 colectora para conectar el condensador 823 de filtro, y una segunda porción extrema la cual se extiende hacia afuera en una dirección hacia la derecha más allá de la terminal de entrada del dispositivo 312 de conmutación bidireccional y que se conecta con una barra 337 colectora para conectar el condensador 826 de filtro (véase figura 2C y figura 3 para el estado de conexión de los condensadores 823 y 826 de filtro) . Las barras 336 y 337 colectora conectadas con ambos extremos de la barra 333 se inclinan con respecto a una linea que conecta las terminales de entrada de los de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, esto es una linea que se extiende en una dirección arriba o abajo como se ve en la figura 2C.
La barra 334 colectora es una barra colectora que conecta las terminales de los dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccionales, e incluyendo una primera porción extrema la cual se extiende hacia afuera en la dirección hacia la izquierda más allá de la terminal de entrada del dispositivo 313 de conmutación bidireccional y el cual se conecta con una barra 338 colectora para conectar los condensadores 821 y 822 de filtro, y una segunda porción extrema la cual se extiende hacia afuera en la dirección de la derecha más allá de la terminal de entrada del dispositivo 314 de conmutación bidireccional y la cual se conecta con una barra 339 colectora para conectar los condensadores 824 y 825 de filtro (véase figura 2C y figura 3 para el estado de conexión de los condensadores 821, 822, 824 y 825 de filtro) . Las barras 338 y 339 colectora conectadas con ambos extremos de la barra 334 colectora se extienden a lo largo de la linea que conecta las terminales de entrada de dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, esto es la linea que se extiende en la dirección arriba y abajo como se ve en la vista superior izquierda (figura 2C?) de la figura 2.
La barra 335 colectora es una barra que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccional, e incluye una primera porción extrema la cual se extiende hacia afuera en la dirección hacia la izquierda más allá de la terminal de entrada del dispositivo 315 de conmutación bidireccional y la cual se conecta con una barra 340 para conectar el condensador 823 de filtro, y una segunda porción extrema la cual se extiende hacia afuera en la dirección hacia la derecha más allá de la terminal de entrada del dispositivo 316 de conmutación bidireccional y la cual se conecta con una barra 341 para conectar el condensador 826 de filtro (véase la figura 2C y la figura 3 para el estado de conexión de los condensadores 823 y 826 de filtro) . Las barras 340 y 341 colectoras conectadas con ambos extremos de la barra 335 colectora se inclinan con respecto a la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, esto es la linea que se extiende en la dirección arriba y abajo como se ve en la figura 2C.
Como se muestra en la figura 2D, esas barras 333, 334 y 335 colectoras se conectan con las terminales de entrada de los dispositivos 311 y 316 de conmutación bidireccionales a través de una pluralidad de barras 331 y 332 colectoras que forman las lineas de P y N de salida. Con esta disposición, se separan las barras 333-335 colectoras y las barras 331 y 332 en dirección de altura o vertical con un espacio predeterminado sin interferencia en la forma del grado de separación o el cruce multinivel.
Como se muestra por las lineas segmentadas en la figura 2C, se disponen los condensadores 821, 822 y 823 de filtro en el lado exterior con respecto a la linea CL central, y dispuestos de modo que los centros de los condensadores 821, se localizan 822 y 823 de filtro, respectivamente, en los vértices de un triángulo (preferiblemente un triángulo isósceles o un triángulo rectángulo o equilátero) el cual se orienta de modo que uno de los vértices se dirige en la dirección hacia afuera. Con la disposición de los tres condensadores 821, 822 y 823 de filtro localizados en los vértices del triángulo, es posible establecer las longitudes de cableado entre los condensadores y las distancias mínimas, para reducir el tamaño del aparato 3 de conversión de energía, y para alcanzar apropiadamente la sintonización entre condensadores. Además, con la disposición en que el triángulo se orienta de modo que uno de los vértices del triángulo se dirige en la dirección hacia afuera, es posible mejorar el balance de conexión de cableado a los condensadores y para disminuir la distancia a cada uno de los puertos 333, 334 y 335, comparados a la disposición en que uno de los vértices del triángulo se dirige en la dirección hacia adentro, El condensador 821 de filtro conectado entre la fase R y la fase S se monta en la superficie superior de una barra 342. El condensador 822 de filtro conectado entre la fase S y la fase T se monta en la superficie superior de una barra 343. Esas dos barras 342 y 343 se inclinan con respecto a una línea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 316 de conmutación bidireccionales, esto es, una línea que se extiende en la dirección arriba y abajo en la figura 2C. Además, esas dos barras 342 y 343 se extienden a través de la línea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, esto es, la linea se extiende en la dirección arriba y abajo en la figura 2C, y conectada con barras 333, 342 y 335. Los condensadores 824 y 825 de filtro en el lado derecho de la linea CL central se dispone simétricamente con respecto a la linea CL central.
Con la disposición en que las barras 342 y 343 colectoras se inclinan con respecto a la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, es posible hacer la distancia de cableado igual a la distancia de cableado del condensador 823 de filtro entre la fase R y la fase T, todo lo posible. Por lo tanto, es posible alcanzar la sintonización entre los condensadores 821, 822 y 823 de filtro. Además, con la disposición en que las barras 342 y 343 colectoras se proporciona a través de la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional, es posible reducir las distancias de conexión de los condensadores 821 y 822 de filtro con barras 333, 334 y 335 colectoras, y por lo tanto es posible reducir el tamaño del aparato 3 de conversión de energía. Con la disposición en cada uno de los condensadores 821-826 de filtro se disponen en la superficie superior de las barras, es decir la disposición en que los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional se dispone en un lado de las barras, y los condensadores 821-826 de filtro están en el lado opuesto de las barras, se incrementa el diseño libre o flexibilidad de diseño de los condensadores 821-826 de filtro.
El condensador 823 de filtro conectado entre la fase R y la fase T se montan en la superficie superior de una barra 344 colectora conectada entre las barras 336 y 340. Esta barra 344 colectora se dispone de modo que la barra 344 es paralela a la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional .
La siguiente es la explicación en un ejemplo de implementación de tres diodos y un condensador snubber o capacitor que forma uno de los circuitos 32 snubber mostrados en la figura 1. En el caso del circuito 321 snubber del dispositivo 311 de conmutación bidireccional, por ejemplo, como se muestra en la figura 1, una terminal del circuito 321 snubber se conecta con la terminal de entrada del dispositivo 311 de conmutación bidireccional, una segunda terminal del circuito 321 snubber se conecta con la terminal intermedia del dispositivo 311 de conmutación bidireccional, y una tercera terminal se conecta con la terminal de salida del dispositivo 311 de conmutación bidireccional. Por lo tanto, como se muestra en las figuras 2C y 2D, los tres diodos se fijan y conectan, respectivamente, con soportes 351-356 que se hacen del conductor y conectan con las terminales intermedias de los dispositivos 31L y 31R de conmutación bidireccional. La figura 2D muestra solo el soporte 355.
En este ejemplo, el sistema de conversión usa un condensador de electrolítico de tamaño grande relativamente para los condensadores snubber, y emplea un condensador 327 snubber común a los seis circuitos 321-326 snubber (véase figura 3) . Barras 347 y 348 para conectar este condensador 327 snubber y los tres diodos se forman para extender, entre las barras 331 y 332 formando las líneas P y N de salida, en la misma dirección como las líneas de salida.
Como se muestra en la figura 2D y la figura 3, las dos barras 347 y 348 conectadas con el condensador 327 snubber se fijan en un nivel mayor que las barras 331 y 332 que forman las líneas P y N de salida, y menor que las barras 333, 334 y 335. Esas dos barras 347 y 348 se soportan por el disipador 10 de calor o una base (no mostrada) otra que el disipador 10 de calor. Es opcional proporcionar una cubierta aislante en las superficies de las barras 347 y 348 colectoras para prevenir el cortocircuito con las barras 333, 334 y 335 colectoras.
En cuanto al diseño de las barras 311 y 312 colectoras que forman líneas P y N de salida y las barras 347 y 348 colectoras que conduce al condensador 327 snubber, la disposición de las barras 347 y 348 entre las barras 311 y 312 colectoras hace posible reducir las distancias de cableado de líneas P y N de salida y las distancias de cableado al condensador 327 snubber. Además, el establecimiento de barras 347 y 348 colectoras en la posición mayor que la barra 311 y 312 colectoras hace posible reducir las distancias desde los diodos de circuitos 321-326 amortiguadores.
De acuerdo a esta modalidad, es posible proporcionar las siguientes ventajas. 1) ? los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional, los tres dispositivos están en uno de los lados izquierdo y derecho de la linea CL central, y los otros tres dispositivos están en el otro lado, los seis condensadores 821-826 de filtro se disponen de modo que tres de los seis condensadores de filtro se disponen en el lado izquierdo de la linea CL central a los tres dispositivos en el lado izquierdo, y los tres condensadores de filtro restantes se disponen en el lado derecho de la linea CL central a los tres dispositivos de conmutación bidireccionales derecho. Por lo tanto, es posible reducir el enrutamiento o distancias de cableado de los condensadores 821-826 de filtro y los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales. 2) En este ejemplo, el par de dispositivos 311 y 312 de conmutación bidireccional, el par de dispositivos 313 y 314 de conmutación bidireccionales, y el par de dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccional se disponen de modo que los dos dispositivos de cada par se disponen lado a lado en los lados izquierda y derecha de la linea CL central, respectivamente. Este diseño hace posible extraer las lineas P y N de salida (barras 331 y 332 colectoras) en una dirección en breve. Por lo tanto, el diseño de este ejemplo puede restringir la influencia del componente L o inductancia a través de un cable largo para emitir la energía ac de alta frecuencia debe ser susceptible a la influencia del componente L. 3) En este ejemplo, los tres de los condensadores 821-826 de filtro en el lado izquierdo y los otros tres condensadores de filtro en el lado derecho se disponen en los lados exteriores de la región en que se proporcionan los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional, con respecto a la linea CL central de modo que la región de los dispositivos de conmutación bidireccional se localiza entre los tres condensadores de filtro en el lado izquierdo y los otros tres condensadores de filtro en el lado derecho. Por lo tanto, es posible minimizar el espaciamiento, en la dirección izquierda y derecha, entre los dispositivos 31L de conmutación bidireccional del lado izquierdo y los dispositivos 31R de conmutación bidireccional de lado derecho. Consecuentemente, es posible establecer la distancia o dimensión del disipador 10 de calor en la dirección izquierda y derecha en una distancia mínima, y por lo tanto reducir el tamaño del disipador 10 de calor. 4) En este ejemplo, barras 333, 334 y 335 colectoras se conectan a las terminales de entrada de los dispositivos 311 y 312 dispuestos en el lado izquierdo o derecho de la line CL central en un par, las terminales de entrada de los dispositivos 313 y 314 de conmutación dispuestos en el lado izquierdo y derecho de la línea CL central en un par, y las terminales de entrada de los dispositivos 315 y 316 de conmutación bidireccional dispuesta en el lado izquierdo y derecho de la linea CL central en un par, respectivamente. Por lo tanto, los condensadores 82L y 82R de filtro provisto entre las fases se puede utilizar para uso común. Consecuentemente, es posible reducir una capacidad de cada condensador de filtro y por lo tanto reducir el tamaño de los condensadores de filtro. 5) En este ejemplo, a las terminales de entrada de dispositivos 31L de conmutación bidireccional, las líneas R, S y T de entrada de lado izquierdo se extienden en la dirección interior hacia la línea CL central. Similarmente, a las terminales de entrada de los dispositivos 31R de conmutación bidireccional, las líneas R, S y T de entrada del lado derecho se extienden in la dirección interior hacia la línea CL central. Por lo tanto, es posible reducir la distancia o dimensión de la disipador 10 de calor en la dirección izquierda y derecha. 6) En este ejemplo, los condensadores 821-826 de filtro se disponen en el lado superior de las barras. En otras, los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional se disponen en un lado de las barras, y los condensadores 821-826 de filtro se disponen en el otro lado de las barras. Por lo tanto, se incrementa la libertad de diseño de disposición de los condensadores 821-826 de filtro. 7) En este ejemplo, en cuanto a la disposición de las barras 311 y 312 colectoras que forma líneas P y N de salida y las barras 347 y 348 colectoras al condensador 327 de amortiguador, las barras 347 y 348 se disponen entre las barras 311 y 312. Por lo tanto, es posible reducir las distancias que incluyen las distancias de las líneas P y N de salida y la distancia de cableado a los condensadores 327 snubber . 8) En este ejemplo, las barras 347 y 348 colectoras se disponen en la posición mayor que las barras 311 y 312 colectoras. Por lo tanto, es posible reducir las distancias desde los diodos de los circuitos 321-326 snubber. 9) En este ejemplo, los condensadores 821, 822 y de filtro se posicionan en los vértices de un triángulo, respectivamente. Por lo tanto, es posible minimizar las distancias de cableado entre los condensadores, para reducir el tamaño del aparato 3 de conversión de energía, y para lograr la sintonización entre los condensadores. 10) En este ejemplo, se disponen los tres condensadores posicionados a fin de formar un triángulo de modo que un vértice del triángulo se dirija en la dirección hacia afuera.
Por lo tanto, es posible mejorar el balance del cableado conectado con los condensadores comparados a las disposiciones en que un vértice se dirige en la dirección hacia adentro, y para reducir la distancia a cada una de las barras 333, 334 y 335 colectoras. 11) En este ejemplo, las barras 342 y 343 colectoras se inclinan con respecto a la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional . Por lo tanto, es posible hacer la distancia de cableado igual a la distancia de cableado del condensador 823 de filtro conectado entre la fase R y la fase T, todo lo posible. Por lo tanto, es posible alcanzar la sintonización entre los condensadores 821, 822 y 823 de filtro. 12) En este ejemplo, las barras 342 y 343 colectoras se proporcionan a través de la linea que conecta las terminales de entrada de los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional. Por lo tanto, es posible reducir las distancias de conexión de los condensadores 821 y 822 de filtro con barras 333, 334 y 335, y por lo tanto es posible reducir el tamaño del aparato 3 de conversión de energía.
Otras modalidades De acuerdo a la presente modalidad, son posibles variaciones y modificaciones, además de la modalidad precedente. Lo que sigue es una explicación en ejemplos de variación de acuerdo a la presente invención. Sin embargo, no hay intención de limitar la presente invención a la modalidad mencionada anteriormente, y las siguientes modalidades. Los miembros usados en la modalidad anterior se dan los mismos números de referencia y la explicación se omite apropiadamente.
En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, se disponen los tres condensadores 82L de filtro de lado izquierdo y los tres condensadores 82R de lado derecho, respectivamente, en los lados exteriores de los dispositivos 311, 313 y 315 de combinación bidireccionales, y en el lado exterior de los dispositivos 312, 314 y 316 de combinación bidireccionales con respecto a la línea CL central como el centro. Sin embargo, como se muestra en las figuras 4? y 4B, es posible colocar los tres condensadores 82L de filtro de lado izquierdo y los tres condensadores 82R de filtro de lado derecho, entre los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional en el lado izquierdo de la linea CL central y los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional en el lado derecho de la linea CL central.
Además, en la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional se disponen n el lado derecho de la linea CL central, y los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional se disponen en el lado derecho de la linea CL central. Sin embargo, es posible emplear una disposición en que, como se muestra en la figura 5, los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional y se disponen los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional en a lo largo de la linea CL central.
En la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, se disponen los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional en el lado izquierdo de la linea CL central, se disponen los tres dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional en el lado derecho de la linea central, y se disponen las terminales de entrada y las terminales de salida de esos seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales simétricamente con respecto a la linea CL central en una forma de simetría lineal o simetría de reflexión. Sin embargo, como se muestra en la figura 6, es posible emplear una disposición en que se disponen los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación en el lado izquierdo de la línea CL central, se disponen los tres dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccional en el lado derecho de la línea central, y las terminales de entrada y salida de los tres dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional lado izquierdo y se disponen las terminales de entrada y salida de los dispositivo 312m 314 y 316 de conmutación bidireccional del lado derecho en la misma forma. En este caso, se extienden los dos establecimientos de las líneas R, C y T de entrada en la misma dirección (en la dirección hacia la derecha en el ejemplo ilustrado) y conectadas con las terminales de entrada de los dispositivos de conmutación bidireccional respectivos.
Además, en la modalidad mencionada anteriormente, como se muestra en la figura 3, los condensadores 821-826 de filtro se proporcionan entre dos fases a fin que cada uno de los seis dispositivos 311-316 de conmutación bidireccionales corresponden únicamente a uno de los seis condensadores de filtro. Sin embargo, como se muestra en la figura 7, es posible emplear una disposición en que los condensadores 821-826 de filtro se proporcionan entre las dos fases a fin que cada uno de los dispositivos 311-316 de conmutación bidireccional corresponde únicamente a una pluralidad de condensadores de filtro (dos de los condensadores de filtro en el ejemplo ilustrado) .
En este caso, los condensadores de filtro se pueden disponer en una región central del aparato 3 de conversión e energía como se muestra en la figura 8, o puede ser dispuesta en los lados exteriores del aparato 3 de conversión de energía como se muestra en la figura 9. En el caso de la disposición en que los condensadores de filtro se disponen en la región central del aparato 3 de conversión de energía como se muestra en la figura 8, es posible utilizar espacio libre y por tanto restringir o reducir el tamaño del aparato 3 de conversión de energía todo lo posible.
Los dispositivos 311, 313 y 315 de conmutación bidireccional corresponden a un primer dispositivo o elemento de conmutación en las reivindicaciones de la presente invención, y los dispositivos 312, 314 y 316 de conmutación bidireccionales corresponde a un segundo dispositivo o elemento de conmutación en las reivindicaciones de la presente invención. El aparato 3 de conversión de energía corresponde a un circuito de conversión en las reivindicaciones de la presente invención. Los condensadores 821-826, 831-836 de filtro corresponden a condensadores en las reivindicaciones de la presente invención. Las barras 331 y 332 corresponden a una línea de salida en las reivindicaciones de la presente invención .

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de conversión de energía para convertir la energía ac polifásica directamente a energía ac, el aparato de conversión de energía que comprende: un circuito de conversión que incluye una pluralidad de primeros dispositivos de conmutación conectados, respectivamente, con fases de la energía ac polifásica, y configurado para permitir la operación de conmutación eléctrica en ambas direcciones, y una pluralidad de segundos dispositivos de conmutación conectados, respectivamente, con las fases de la energía ac polifásica, y configurado para permitir la operación de conmutación eléctrica en ambas direcciones; y una pluralidad de condensadores conectados con el circuito de conversión; al menos uno de los condensadores es proporcionado, para cada uno de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación, entre dos de las fases de la energía polifásica que corresponde a cada uno de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación; caracterizado en que una pluralidad de las barras colectoras del lado de la entrada que corresponde, respectivamente, a las fases de la energía ac polifásica se dispone lado a lado uno con otro; cada una de las barras colectoras conecta las terminales de entrada de uno de los primeros dispositivos de conmutación y uno de los segundos dispositivos de conmutación que corresponden a una de las fases, una con otra; y al menos uno de los condensadores se dispone en una primera porción de cada una de las barras colectoras, cerca de las terminales de los primeros dispositivos de conmutación, entre dos de las fases de la energía ac polifásica, y al menos uno de los condensadores se dispone en una segunda porción de cada una de las barras, cerca de las terminales de entrada de los segundos dispositivos de conmutación, entre dos de las fases de la energía ac polifásica.
2. El aparato de conversión de energía como se indica en las reivindicación 1, caracterizado en que se disponen los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación, como una disposición espacial, lado a lado con una línea de salida del circuito de conversión en una forma de una disposición paralela.
3. El aparato de conversión de energía como se indica en la reivindicación 1, caracterizado en que terminales de salida de uno de los primeros dispositivos de conmutación y uno de los segundos dispositivos de conmutación que corresponden a una de las fases se dispone lado a lado en un par; y en donde se disponen los condensadores, como una disposición espacial, en un lado exterior de las terminales de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación dispuestos en un par.
4. El aparato de conversión de energía como se indica en la reivindicación 2, caracterizado en que las terminales de salida de uno de los primeros dispositivos de conmutación y uno de los segundos dispositivos de conmutación que corresponden a una de las fases se disponen lado a lado en un par; y en donde se disponen los condensadores, como una disposición espacial, en un lado exterior de las terminales de salida de los primeros dispositivos de conmutación y los segundos dispositivos de conmutación en un par.
5. El aparato de conversión como se indica en la reivindicación 1, caracterizado en que los condensadores conectados con los primeros dispositivos de conmutación y los condensadores conectados con los segundos dispositivos, se conectan uno con otro. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un dispositivo (3) de conversión de energía que convierte directamente energía AC polifásica a energía AC. Un circuito de conversión tiene una pluralidad de primeros elementos (311, 313, 315) de conmutación y una pluralidad de los segundos elementos (312, 314, 316) de conmutación que se conectan a las fases (R, S, T) de la AC polifásica ya mencionada y puede conmutar el flujo de corriente entre dos direcciones. El dispositivo de conversión de energía también se proporciona con una pluralidad de capacitores (821-826) conectado al circuito de conversión ya mencionado. Se proporciona al menos uno de los capacitores entre cada par de fases de la corriente AC polifásica en correspondencia con los primeros elementos de conmutación, y se proporciona al menos uno de los capacitores entre cada par de fases de la corriente AC polifásica en correspondencia con los segundos elementos de conmutación. Esto hace posible reducir la distancia de cableado entre los capacitores y los elementos de conmutación.
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