WO2002013363A1

WO2002013363A1 - Niederinduktive verschienung für einen matrixumrichter

Info

Publication number: WO2002013363A1
Application number: PCT/DE2001/002793
Authority: WO
Inventors: Manfred Bruckmann; Olaf Simon
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2002-02-14
Also published as: DE10037970A1; US20030174527A1; CN1437790A; US6683801B2; EP1305875A1

Abstract

Niederinduktive Verschienung für einen Matrixumrichter umfassend mehrere in einer 3x3-Matrix angeordnete Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter, wobei der Matrixumrichter netzseitig mit mehreren Kondensatorelementen, über die drei Eingangsspannungspotentiale an den Matrixumrichter geführt sind, verschient ist, wobei die Verschienung aus mehreren Verschienungsabschnitten (V1, V2, V3, V4) besteht, die voneinander isoliert in zwei Ebenen angeordnet sind.

Description

Beschreibung

Niederinduktive Verschienung für einen Matrixumrichter

Die Erfindung betrifft eine niederinduktive Verschienung für einen Matrixumrichter umfassend mehrere in einer 3x3-Matrix angeordnete Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter, wobei der Matrixumrichter netzseitig mit mehreren Kondensatorelementen, über die drei Eingangsspannungspotentiale an den Matrixumrichter führbar sind, verschient sind.

Bei einen Matrixumrichter handelt es sich bekanntermaßen um einen selbstgeführten Direktumrichter, der es ermöglicht, ein starres Drehstromnetz in ein System mit variabler Spannung und Frequenz umzuformen. Bekannte Matrixumrichter besitzen mehrere elektrische Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschalter (z.B. Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT) ) , die in einer Schaltermatrix angeordnet sind. Die leistungselektronischen Schalter sind in einer 3x3-Matrix angeordnet, so dass jede der drei Ausgangsphasen elektrisch mit einer

Eingangsphase verbunden werden kann. Netzseitig ist der Matrixumrichter bzw. sind die eingangsseitigen Anschlüsse mit Kondensatorelementen verbunden, die für die schaltenden Elemente für stabile Spannungsverhältnisse sorgen. Da drei Ein- gangsphasen bzw. EingangsSpannungen anliegen sind auch drei entsprechende Kondensatorelemente vorgesehen. Die Verbindung erfolgt mittels der niederinduktiven Verschienung. Erst durch das Vorhandensein der Kondensatorelemente und der niederinduktiven Verschiebung ist es den Halbleiterschaltern im Matrixumrichter möglich, ohne übermäßige Überspannungen zu kommutieren, so dass eine ohm'sche induktive Last, z. B. ein Motor betrieben werden kann. Beim Matrixumrichter müssen drei Potentiale der Eingangsspannung von den Eingangskondensatorelementen zu dem Halbleitermodul, das die 3x3-Schaltermatrix bildet (oder den Modulen bei einer Konfiguration, bei der die Matrix in drei Phasen mit jeweils drei Schaltern umfassenden Modulen realisiert ist) niederinduktiv verschient werden. Bekannte Verschienungen besitzen mehrere Verschienungs- abschnitte, die in drei Ebenen angeordnet und gegen einander isoliert sind, wozu entsprechende Isolationsschichten zwischen den einzelnen Verschienungsebenen vorgesehen sind. Ins- gesamt wird eine dreilagige Verschienung realisiert. Die Niederinduktivität wird dadurch erreicht, dass die Verschienungsebenen möglichst nahe beieinander liegen und die Ver- schienungsabschnitte entsprechend großflächig sind.

Die bekannte Verschienungsform mit drei Lagen ist im Hinblick auf die Induktivität jedoch insofern nachteilig, als der Abstand zwischen den beiden äußeren Verschienungsabschnitten die maximale Streuinduktivität bestimmt. Ferner ist die Kühlung des inneren Leiters sehr schwierig, da dieser weitgehend zwischen den beiden anderen Verschienungsabschnitten eingebettet ist. Außerdem ist die Fertigung aufwendig.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Verschienung anzugeben, die eine möglichst geringe Streuindukti- vität bei gleichzeitig einfachem Aufbau besitzt.

Zur Lösung dieses Problems ist eine niederinduktive Verschienung der eingangs genannten Art vorgesehen, welche aus mehreren Verschienungsabschnitten besteht, die voneinander iso- liert in zwei Ebenen angeordnet sind.

Die Erfindung geht ab von der bisherigen dreilagigen Verschienung und sieht vorteilhaft eine lediglich zweilagige Verschienung vor. Die beiden Ebenen mit den verschiedenen Verschienungsabschnitten können entsprechend nah bezüglich einander angeordnet werden (es befindet sich dazwischen lediglich die Isolierlage) , so dass die Streuinduktivität noch weiter erniedrigt werden kann. Die zur Bildung der jeweiligen Schienenpaare nötigen Verschienungsabschnitte, die zur Kommu- tierung entsprechend dem jeweiligen Schaltzustand der Schaltermatrix erforderlich sind, sind entsprechend geformt bzw. ausgebildet und innerhalb der Ebenen verteilt angeordnet. Auch ergeben sich keine Kühlprobleme, da nur zwei Leiterebenen vorgesehen sind, die problemlos von außen gekühlt werden können. Ein weiterer beachtlicher Vorteil ist die vereinfachte Herstellungsmöglichkeit einer derartigen erfindungsgemäßen Verschienung. Denn die Verschienungsabschnitte können auf einfache Weise auf eine entsprechend ausgebildete bzw. dimensionierte Isolierlage als flächige, metallische Leiterschichten aufgebracht werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Leiterschichten auf eine Platine kaschiert werden. Das Kaschieren von Leitern auf Platinen ist eine weithin bekanntes Verfahren, dessen sicher handzuhabende Technik auch zur Herstellung der erfindungsgemäßen niederinduktiven Verschienung vorteilhaft genutzt werden^"Tann.

Für jedes Eingangspotential ist erfindungsgemäß mindestens ein Verschienungsabschnitt vorgesehen. Abhängig von der Positionierung der Verschienungsabschnitte in den beiden Ebenen und im Hinblick darauf, dass die Verschienung insgesamt möglichst niederinduktiv sein soll, sind unterschiedliche Lay- outs hinsichtlich der Verteilung der Verschienungsabschnitte denkbar, die, worauf im Folgenden noch eingegangen wird, entweder für jedes Eingangspotential nur einen Verschienungsabschnitt erfordern, oder aber für das eine oder das andere Eingangspotential mehrere Verschienungsabschnitte erfordern.

Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass in der ersten Ebene ein erster großflächiger Verschienungsabschnitt für das erste Eingangspotential und in der zweiten Ebene zweite und dritte, vom ersten Verschie- nungsabschnitt zumindest teilweise überdeckte Verschienungsabschnitte für das zweite und dritte Eingangspotential vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Verschie- nungsabschnittspaare, zwischen denen die Spannung ko mutiert, nebeneinander geführt, wobei die an einem Paar beteiligten Potentiale in den beiden Lagen übereinander liegen. Die niederinduktive Kommutierung im dritten Spannungspaar, welches bei dieser Ausführungsform in der zweiten Ebene liegt, d.h., die beiden Verschienungsabschnitte, zwischen denen die Spannung kom utiert, sind hier nebeneinander angeordnet, wird durch Wirbelstrombildung in der Leitungsführung des großflächigen ersten Verschienungsabschnitts in der ersten Ebene er- zielt. Bei dieser Erfindungsausgestaltung wird also für diese Kommutierung ein dritter Verschienungsabschnitt eingebunden.

Im Hinblick auf eine möglichst weitgehende Erniedrigung der Streuinduktivität ist es von Vorteil, wenn der erste Ver- schienungsabschnitt jeweils zumindest 75% der Fläche der beiden anderen Verschienungsabschnitte überdeckt, bevorzugt sollte aber der Überdeckungsgrad so groß wie möglich sein.

Nach einer weiteren Erfindungsalternative kann vorgesehen sein, dass in der ersten und der zweiten Ebene jeweils für jedes Eingangspotential ein zugeordneter Verschienungsabschnitt vorgesehen ist. Bei dieser Erfindungsalternative werden alle drei möglichen Verschienungsabschnittspaare, zwischen denen die Spannung kommutiert, nebeneinander geführt, wobei jeweils ein Verschienungsabschnitt in der ersten und der andere in der zweiten Ebene darunterliegend angeordnet ist. Die Verschienungsabschnitte sollten dabei so angeordnet sein, dass die jeweiligen Verschienungsabschnitte der ersten und der zweiten Ebene, die ein Kommutierungsspannungspaar bilden, einander direkt gegenüber liegen und einander möglichst großflächig überdecken.

Eine dritte Erfindungsalternative sieht schließlich vor, dass in der ersten Ebene ein dem ersten und ein dem zweiten Ein- gangspotential zugeordneter Verschienungsabschnitt vorgesehen ist, und dass in der zweiten Ebene ein dem zweiten und ein dem dritten Eingangspotential zugeordneter Verschienungsabschnitt vorgesehen ist, wobei die Verschienungsabschnitte derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die ein Kommu- tierungspaar bildenden Verschienungsabschnitte einander gegenüber liegen bzw. einander zumindest teilweise überdecken. Bei dieser Alternative sind pro Ebene zwei jeweils einem un- terschiedlichen Eingangspotential zugeordnete Verschienungsabschnitte vorgesehen, wobei jeweils einer dieser Verschienungsabschnitte deutlich größerflächig ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass sich auch diese in verschiedenen Ebenen befindlichen größerflächigen Verschienungsabschnitte, die jeweils unterschiedlichen Potentialen zugeordnet sind und mithin ebenfalls ein Kommutierungsspannungspaar bilden, einander überdecken können. Die Fläche, mit welchen sich die Verschienungsabschnitte jeweils überdecken, sollte im Wesent- liehen gleich groß sein.

Eine vierte Erfindungsalternative sieht schließlich vor, dass in der ersten Ebene jeweils für jedes Eingangspotential ein zugeordneter Verschienungsabschnitt und in der zweiten Ebene eine großflächige, eine Gegenfläche bildender Verschienungsabschnitt vorgesehen ist, der auf keinem der drei Potentiale liegen muss und der die Verschienungsabschnitte der ersten Ebene überdeckt. Bei dieser Erfindungsausgestaltung kommt ein Verschienungsabschnitt zum Einsatz, der an keinem bestimmten Potential liegt, und der in den jeweiligen Kommutierungspfad eingebunden wird. Die Kommutierung erfolgt auch hier durch Wirbelstrombildung in dem die Gegenfläche bildenden Verschienungsabschnitt, der bevorzugt an Masse liegt. Die jeweiligen Abschnitte sind dabei derart bemessen, dass die potentialfüh- renden Verschienungsabschnitte vom gegenüber liegenden Verschienungsabschnitt vollständig überdeckt sind. Alternativ ist es denkbar, den die Gegenfläche bildenden Verschienungsabschnitt auf eines der drei Potentiale zu legen.

Neben der niederinduktiven Verschienung selbst betrifft die

Erfindung ferner eine Schaltungsanordnung bestehend aus einem Matrixumrichter und mindestens drei Kondensatorelementen, die über eine niederinduktive Verschienung der vorbeschriebenen Art miteinander verbunden sind.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Matrixumrichter aus mehreren separat ausgebildeten und angeordneten Ausgangspha- senmodulen besteht, die über die Verschienung mit den Kondensatorelementen verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist der Matrixumrichter also nicht ein einteiliges Bauelement, vielmehr besteht er aus separaten Phasenmodulen, bevorzugt drei Phasenmodulen, von denen jedes eine separate Ausgangsphase führt. Die Verschienung ist hier so ausgebildet, dass die Kondensatorelemente mit den entsprechenden Phasenmodulen kontaktiert werden. Dabei kann nach einer ersten Erfindungsausgestaltung vorgesehen sein, dass den Phasenmodulen ein ge- meinsamer, aus den mehreren Kondensatorelementen bestehender Kondensatorblock zugeordnet ist, der über die Verschienung mit den einzelnen Modulen kontaktiert ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass jedem Phasenmodul ein eigener, aus mehreren Kondensatorelementen bestehender Kondensatorblock zuge- ordnet ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in folgendem beschriebenen Ausführungsbei- spielen so wie anhand der Zeichnung:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung im Schnitt zur Darstellung der Anordnung der Verschienungsabschnitte gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Verteilung, Fig. 2 eine Layoutdarstellung der Verschienung gemäß

Fig. 1 in Aufsicht als Prinzipskizze, Fig. 3 eine Prinzipdarstellung im Schnitt zur Darstellung der Anordnung der Verschienungsabschnitte gemäß einer zweiten erfindungsgemä- ßen Verteilung,

Fig. 4 eine Layoutdarstellung der Verschienung gemäß

Fig. 3 in Aufsicht als Prinzipskizze, Fig. 5 eine Prinzipdarstellung im Schnitt zur Darstellung der Anordnung der Verschienungsab- schnitte gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Verteilung, Fig. 6 eine Layoutdarstellung der Verschienung gemäß

Fig. 5 in Aufsicht als Prinzipskizze, Fig. 7 eine Prinzipdarstellung im Schnitt zur Darstellung der Anordnung der Verschienungsab- schnitte gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Verteilung, Fig. 8 eine Layoutdarstellung der Verschienung gemäß

Fig. 7 in Aufsicht als Prinzipskizze, und Fig. 9 und 10 zwei verschiedene Ausführungen erfindungsge- mäßer Schaltungsanordnungen.

Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäßen Verschienung einer ersten Ausführungsform. Gezeigt ist eine Isolierschicht 1, im gezeigten Beispiel eine Platine, auf die ober- und unterseitig Verschienungsabschnitte Vi, V₂, V₃ als großflächige metallische Leiterflächen (z. B. aus Aluminium) aufgebracht, vornehmlich aufkaschiert sind. Jeder der Verschienungsabschnitte ist in diesem Ausführungsbeispiel einen bestimmten Eingangsspan- nungspotential, das über in Fig. 2 noch näher zu beschreibende Kondensatorelemente geliefert wird, zugeordnet. Im gezeigten Beispiel ist der obere Verschiebungsabschnitt Vi dem Potential Pl und die beiden unteren V und V₃ den Potentialen P₂ und P₃ zugeordnet. Es ist bereits hier darauf hinzuweisen, dass die jeweilige Zuordnung der Eingangspotentiale zu den jeweiligen Verschienungsabschnitten beliebig ist, d.h., die Potentiale können auch in beliebiger Weise vertauscht sein. Dies gilt für sämtliche nachfolgend noch beschriebene Ausführungsbeispiele .

Ersichtlich ist der obere Verschienungsabschnitt Vi wesentlich breiter als die unteren Verschienungsabschnitte V₂, V₃ ausgeführt. Diese sind so bemessen und positioniert, dass sie vom oberen Verschienungsabschnitt Vi weitestgehend überdeckt werden. Der Überdeckungsgrad sollte möglichst groß sein, und wenigstens 75 % betragen. Dies ist auch in der in Fig. 2 gezeigten Layoutdarstellung in Form einer Aufsicht ersichtlich. Die gestrichelten Flächen, die jeweils Verschienungsabschnitte darstellen, sind in der oberen Ebene, die durchgezogenen, ebenfalls Verschienungsabschnitte darstellenden Flächen sind in der unteren Ebene angeordnet. Ersichtlich überdeckt der Verschienungsabschnitt Vi die beiden Verschienungsabschnitte V₂, V₃ großflächig.

Insgesamt sind drei Kommutierungsspannungspaare, also Ver- schienungsabschnittspaare, zwischen denen Strom und Spannung kommutiert, gebildet. Das erste Kommutierungsspannungspaar besteht aus den Verschienungsabschnitt Vi und V, das zweite Paar besteht aus den Abschnitten Vi und V₃. Ersichtlich sind diese Kommutierungsspannungspaare nebeneinander angeordnet, wobei die jeweiligen im Rahmen der Kommutierung beteiligten Abschnitte einander gegenüber liegen und über die Isolationslage getrennt sind. Das dritte Kommutierungsspannungspaar V₂ - V liegt nebeneinander. Die Kommutierung in diesem Spannungspaar wird durch Wirbelströme, die im Verschienungsabschnitt Vi erzeugt werden, erzielt.

Fig. 2 zeigt ferner die Verschienung der Kondensatorelemente und der jeweiligen Anschlüsse am Matrixumrichter. Insgesamt sind drei Kondensatorelemente Ki, K₂ und K₃ vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kondensatorelemente von oben auf die in Fig. 2 gezeigte Konfiguration aufgesetzt. Das Kondensatorelement Ki ist am Verschienungsabschnitt Vi und am Verschienungsabschnitt V₂ angeschlossen, wobei zur Kontaktie- rung des Verschienungsabschnitts V₂ eine geeignete Durchbrechung 2 am Verschienungsabschnitt Vi vorgesehen ist. In ent- sprechender Weise ist das Kondensatorelement K am Verschienungsabschnitt Vi und am Verschienungsabschnitt V₃ kontaktiert. Mit dem zweiten Kontakt liegen beide Kondensatorelemente Ki und K₂ an einem gemeinsamen Kontaktpunkt am Verschienungsabschnitt Vi. Schließlich ist das Kondensatorele- ment K₃ an den beiden Verschienungsabschnitten V₂, V₃ angeschlossen, wobei hier bei Kontaktierungsanschlüsse durch ent- sprechende Durchbrechungen 2 in Verschienungsabschnitt Vi geführt sind.

Weiterhin ist jeder Verschienungsabschnitt Vi, V, V₃ an je- weils einen der Anschlüsse Li, L₂ L₃ angeschlossen. Die Anschlüsse Li, L₂, L₃ sind Teil des hier nur exemplarisch dargestellten Matrixumrichters 3.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Auch hier sind die Verschienungsabschnitte in zwei Ebenen auf der Isolationslage 1 als großflächige metallische Leiterflächen aufkaschiert. Insgesamt kommen hier sechs Verschienungsabschnitte zum Einsatz, wobei in jeder Ebene jeweils ein Verschienungsabschnitt Vi, V₂ und V₃ vorgesehen ist. Jedem der Verschie- nungsabschnitte Vi, V₂, V₃ ist auch hier wieder ein bestimmtes Eingangspotential Pi, P₂, P₃ zugeordnet. Aus der Schnittdarstellung in Fig. 3 ist ersichtlich, dass bei dieser Ausführungsform drei nebeneinander liegende Kommutierungsspannungspaare gebildet sind, nämlich das Paar Vi - V₂, das Paar V₂ - V₃, und das Paar V₃ - Vi, jeweils über die Isolationslage 1 getrennt. Die jeweils in einer Ebene befindlichen Verschienungsabschnitte sind voneinander zu Isolationszwecken etwas beabstandet, das heißt, die Isolierung in horizontaler Ebene erfolgt über die Luftstrecke.

Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Ver- schienungsmodifikation. Auch hier sind die jeweils in der o- beren Ebene liegenden Verschienungsabschnitte gestrichelt und die in der unteren Ebene befindlichen Verschienungsabschnitte durchgezogen dargestellt. Die jeweiligen Kondensatorelemente Ki, K₂, K₃ sind auch hier an den jeweiligen Verschienungsabschnitten kontaktiert, wobei auch hier zur Durchkontaktierung entsprechende Durchbrechungen im jeweiligen Verbindungsabschnitt vorgesehen sind. Da hier in jeder Ebene jeweils ein einem bestimmten Potential Pi, P₂/ P₃ zugeordneter Verschienungsabschnitt geführt ist, müssen beide Verschienungsabschnitte an einen gemeinsamen Anschluss Li, L₂, L₃ geführt werden, was eine entsprechende Ausbildung der Verschienungsabschnitte erfordert. Die in der unteren Ebene verlaufenden Verschienungsabschnitte Vi, V₂, V₃ sind jeweils geradlinig an den jeweiligen Leiteranschluss Li, L₂ bzw. L₃ geführt, die En- den der oberen Verschienungsabschnitte V_x, V₂, und V₃ sind entsprechend gewinkelt ausgebildet und zum jeweiligen Leiteranschluss Li, L₂ und L₃ geführt. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Verschienungsabschnitte Vi am Leiteranschluss Li, die Verschienungsabschnitte V₂ am Leiteranschluss L₂ und die Verschienungsabschnitte V₃ am Leiteranschluss L₃ kontaktiert.

Die Modifikation gem. Fig. 3 zeigt insgesamt sieben Isolationsstellen auf, nämlich die Isolierung zwischen den oberen und unteren Verschienungsabschnitten (drei Isolationsstellen) sowie die jeweiligen Isolationsstrecken zwischen den in einer Ebene liegenden Verschienungsabschnitten (insgesamt vier Isolationsstellen) . Eine mit einem geringeren Isolationsaufwand auskommende Verschienung zeigt Fig. 5. Dort sind in jeder E- bene jeweils zwei Verschienungsabschnitte vorgesehen, in der oberen Ebene die Verschienungsabschnitte Vi und V₂, in -der unteren Ebene die Verschienungsabschnitte V₂ und V₃. Der Verschienungsabschnitt Vi der oberen Ebene und der Verschienungsabschnitt V₃ der unteren Ebene sind jeweils sehr breit ausgebildet, so dass sicher gestellt ist, dass dieser sich im mittleren Abschnitt überlappen. Auch bei dieser Ausführungsform sind insgesamt drei nebeneinander angeordnete Kommutierungsspannungspaare gebildet. Die Anzahl der Isolationsstellen lässt sich hier auf insgesamt fünf verringern, da in jeder Ebene nur zwei Verschienungsabschnitte vorgesehen sind.

Das entsprechende Layout dieser Verschienung zeigt Fig. 6. Der eine Verschienungsabschnitt Vi und der eine Verschienungsabschnitt V₃ liegen jeweils am Leitungsanschluss L_x bzw. L₃, die beiden Verschienungsabschnitte V₂ liegen ober- und unterseitig am gemeinsamen Leitungsanschluss L₂. Die Kondensatorelemente Ki, K₂, K₃ sind auch hier in bekannter Weise entsprechende angeschlossen. Schließlich zeigt Fig. 7 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform. In der unteren Ebene sind drei Verschienungsabschnitte Vi, V₂, V₃ angeordnet, in der oberen Ebene ist ein einziger sehr großflächiger Verschienungsabschnitt V vorge- sehen. Während die Verschienungsabschnitte Vi, V₂, V₃ auf jeweils einem zugeordneten Potential P_x, P₂ und P₃ liegen, liegt der Verschienungsabschnitt V auf keinem bestimmten Potential, bevorzugt liegt er an Masse. Die jeweiligen Kommutierungsspannungspaare werden bei dieser Ausführungsform unter Einbeziehung des oberen eine metallische Gegenfläche bildenden Verschienungsabschnitts V₄, der die darunter liegenden Verschienungsabschnitte weitestgehend überdeckt, gebildet. Denn beim Kommutieren werden in dem Verschienungsabschnitt V Wirbelströme erzeugt, so dass die Kommutierung ermöglicht wird. Wenngleich der Verschienungsabschnitt V nicht an einem bestimmten Potential geführt sein uss, ist es zweckmäßig, ihn auf Masse zu legen, da er auf diese Weise gleichzeitig als Entstörung dient.

Das entsprechende Layout ist in Fig. 8 gezeigt. Ersichtlich ist jeder Verschienungsabschnitt Vi, V, V₃ an einem Leitungsanschluss Li, L₂ und L₃ angeschlossen, untereinander sind die Verschienungsabschnitte mit den entsprechenden Kondensatoren Ki, K₂, K₃ verbunden. Die Kondensatorelemente sind alle von oben auf die Modifikation aufgesetzt, weshalb in dem Verschienungsabschnitt V₄ entsprechend viele Durchbrechungen 2 zur Durchkontaktierung vorgesehen sind.

Insgesamt ermöglichen sämtliche Modifikationen einen Ver- schienungsaufbau in zwei Ebenen, so dass die eingangs genannten Nachteile eines dreilagigen Aufbaus vorteilhaft vermieden werden können. Darüber hinaus ist es mit dieser zweilagigen Konfiguration möglich, die Verschienung in sehr kostengünstiger Weise durch Aufkaschieren der Verschienungsabschnitte auf einer Platine zu realisieren. Schließlich zeigt Fig. 9 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit getrennt realisierten Ausgangsphasen des Matrixumrichters. Gezeigt sind drei Phasenmodule 4, 5, 6, die jeweils bestimm- ten Phasen zugeordnet sind. Den Phasenmodulen 4, 5, 6 ist ein gemeinsamer Kondensatorblock 7 bestehend aus drei einzelnen Kondensatorelementen zugeordnet, wobei die Kondensatorelemente über die gezeigte Verschienung 8 mit den entsprechenden Phasenmodulen 4, 5, 6, die in ihrer Gesamtheit den Matrixum- richter bilden, verschient sind.

Eine zweite Möglichkeit einer Ausführung einer Schaltungsanordnung mit separaten Phasenmodulen zeigt Fig. 10. Auch hier sind wieder drei separate Phasenmodule 4, 5, 6 vorgesehen, denen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils ein Kondensatorblock 7 mit mehreren Kondensatorelementen zugeordnet ist. Die einzelnen Kondensatorelemente sind hier über die gezeigte Verschienung wie auch bei der Ausführung gemäß Fig. 9 niederinduktiv verschient.

Claims

Patentansprüche

1. Niederinduktive Verschienung für einen Matrixumrichter umfassend mehrere in einer 3x3-Matrix angeordnete Schaltele- ente, insbesondere Halbleiterschalter, wobei der .Matrixumrichter netzseitig mit mehreren Kondensatorelementen, über die drei Eingangsspannungspotentiale an den Matrixumrichter führbar sind, verschient ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verschienung aus mehreren Ver- schienungsabschnitten (Vi, V₂, V_3/ V) besteht, die voneinander isoliert in zwei Ebenen angeordnet sind.

2. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für jedes Eingangspotential (Pi, P₂, P₃) mindestens ein Verschienungsabschnitt (Vi, V₂, V₃) vorgesehen ist.

3. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der ersten Ebene ein erster großflächiger Verschienungsabschnitt

(Vi) für das erste Eingangspotential (Pi) und in der zweiten Ebene zweite und dritte, vom ersten Verschienungsabschnitt (Vi) zumindest teilweise überdeckte Verschienungsabschnitte (V₂, V₃) für das zweite und dritte Eingangspotential (P₂, P₃) vorgesehen ist.

4. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 3 , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Verschienungsabschnitt (Vi) jeweils zumindest 75 % der Fläche der beiden anderen Verschienungsabschnitte (V₂, V₃) überdeckt .

5. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der ersten und der zweiten Ebene jeweils für jedes Eingangspotential (Pi, P₂/ P₃) ein zugeordneter Verschienungsabschnitt (Vi, V, V₃) vorgesehen ist.

6. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 5 , d a du r c h g e k e nn z e i c h n e t , dass die Verschienungsabschnitte (Vi, V₂, V₃) derart angeordnet sind, dass die jeweiligen Verschienungsabschnitte (Vι-V₂, Vι-V₃, V₂-V₃) der ersten und der zweiten Ebene, die ein Kommutierungsspannungspaar bilden einander gegenüberliegen.

7. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der ersten Ebene ein dem ersten und ein dem zweiten Eingangspotential (Pi, P₂) zugeordneter Verschienungsabschnitt (Vi, V₂) vorgesehen ist, und dass in der zweiten Ebene ein dem zweiten und ein dem dritten Eingangspotential (P₂, P₃) zugeordneten Verschienungsabschnitt (V₂, V₃) vorgesehen ist, wobei die Verschienungsabschnitte (Vi, V, V₃) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die ein Kommutierungsspanungspaar bildenden Verschienungsabschnitte (Vι-V₂, Vι-V₃, V₂-V₃) einander gegenüber liegen bzw. einander zumindest teilweise überdecken.

8. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Flächen, mit welchen sich die Verschienungsabschnitte (Vι~V₂, Vi- V₃, V₂-V₃) überdecken, im Wesentlichen gleich groß sind.

9. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der ersten Ebene jeweils für jedes Eingangspotential (P_1# P₂, P₃) ein zugeordneter Verschienungsabschnitt (Vi, V₂, V₃) und in der zweiten Ebene eine großflächiger, eine Gegenfläche bildender Verschienungsabschnitt (V) vorgesehen ist, und der die Verschienungsabschnitte (Vi, V₂, V₃) der ersten Ebene überdeckt .

10. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der die Gegenfläche bildende Verschienungsabschnitt (V) auf keinem der drei Potentiale (Pi, P , P₃) oder auf einem der drei Potentiale (Pi, P₂, P₃) liegt.

11. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der die Gegenfläche bildende Verschienungsabschnitt (V) an Masse liegt.

12. Niederinduktive Verschienung nach einem der vorangehen- den Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verschienungsabschnitte (V_x, V₂, V₃, V) als auf eine Isolierlage (1) aufgebrachte flächige metallische Leiterschichten ausgebildet sind.

13. Niederinduktive Verschienung nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterschichten auf eine die Isolierlage (1) bildende Platine kaschiert sind.

14. Schaltungsanordnung bestehend aus einem Matrixumrichter und mindestens drei Kondensatorelementen, die über eine niederinduktive Verschienung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 miteinander verbunden sind.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e nn z e i c hn e t , dass der Matrixumrichter aus mehreren separaten Phasenmodulen (4, 5, 6) besteht, die über die Verschienung (8) mit den Kondensatorelementen verbunden sind.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass den Phasenmodulen (4, 5, 6) ein gemeinsamer, aus den mehreren Kondensatorelementen bestehender Kondensatorblock (7) zugeordnet ist, oder dass je- dem Phasenmodul (4, 5, 6) ein eigener, aus mehreren Kondensatorelementen bestehender Kondensatorblock (7) zugeordnet ist.