[发明专利]电力电子设备

说明书

一种电力电子设备，如频率转换器，所述电力电子设备包括电力单元(REC1，INU1，INU2，CCDC1)、金属框架(31)以及所述电力单元连接于其中的DC总线安排。所述电力单元可以组装在所述金属框架(31)内，其中，所述金属框架的形状以矩形横截面形状延长，所述矩形横截面形状由底部部分(33)和从所述底部部分起基本上垂直定向的侧壁部分(32)组成。所述DC总线安排被安排在所述金属框架(31)的所述底部部分(33)的顶部，并且通过绝缘层(S1)与所述金属框架(31)分离。所述DC总线安排包括彼此间隔安排的第一DC总线电流导体(DC+)和第二DC总线电流导体(DC‑)。所述DC总线电流导体(DC+，DC‑)具有平坦形状，其方式为使得它们的厚度尺寸基本上比它们的宽度尺寸更短。

技术领域

本发明的目标是电力电子设备的结构安排，更具体地是频率转换器的结构安排。更具体地，本发明的目标是液体冷却频率转换器的结构安排，其中，许多逆变器单元和电容器滤波器单元连接至同一直流中间电路。

背景技术

电力电子设备(如频率转换器)的总体发展趋势是增大功率密度。本领域中已知的是，处理小型设备中的高功率需要有效地对处理功率的部件进行冷却，这在液体冷却方面取得最佳成功，即，通过经由在设备中循环的液体将部件中产生的耗散功率转移出设备。

出于成本的原因，液体冷却通常仅用于高功率设备，例如，在超过100kW的频率转换器中。由于单个电力半导体部件的有限性能，在高功率时它们必须并行连接，以同一设备中并行存在许多部件的方式或者通过并行连接整个设备来供应同一负载。同一设备中对部件的并行连接是有问题的，具体是因为每个不同供电的设备可能需要其自己的机械构造。出于这个原因，通常使用对整个设备的并行连接，这尤其从制造和维修的视角看是更有利的。

电力电子设备可以包括若干互连的机械单元，所述机械单元可以具有不同的功能和/或它们可以并行地连接。例如，本发明中所描述的频率转换器由连接至同一直流电路(在本文档中称为DC总线)的至少一个电容滤波器单元和至少一个逆变器单元组成。用于对DC总线电压波形进行平滑所需的电容集中于(多个)滤波器单元中，但是在(多个)逆变器单元内还仍然需要连接至同一DC总线的小局部电容，以便在切换情况下限制电压峰值并且还降低发射的高频干扰电平。

DC总线安排中的常规做法是追求最小电阻率(以便最小化功率损耗)以及最小电容率(以便达到良好的滤波功能)。众所周知的是，由于通常存在于电导体中的电感，间隔定位的若干互连的电容形成谐振LC电路。在这些情况下的问题可能是引起额外功率损耗并且使电路中的部件变热的高谐振电流。此问题特别难的地方在于，谐振频率是否与逆变器单元的开关频率相同或是其倍数。

发明内容

本发明的目的是当属于同一装置的许多电力单元已经经由公共DC总线互连时实现紧凑型液体冷却电力电子设备(更具体地频率变换器)的构造的新型安排。可以使用所述安排来避免上述缺点，并且所述安排适合于在电力单元并行连接时并且还在其用于不同功能时使用。本发明的其他优选实施例是从属权利要求的目标。

本发明的特征原则是：形成DC总线的电流导通元件(如母线)彼此间隔安排，并且仅通过薄绝缘层与金属表面(有利地与外壳的框架)分离。

在本发明的解决方案中，DC总线被安排为使得DC总线中的高频电流感应金属框架中的涡流。涡流的方向与DC总线电流相反，这种现象在外部呈现为DC总线的低串行电容率。

涡流的另一种是，其引起框架金属中的功率损耗，这种现象在外部呈现为DC总线的额外串行电阻。如众所周知的，感应电流的穿透深度越短，电流的频率越高。由于这种现象，电流遇到的阻力越大，电流分量的频率越高。由涡流感应的电阻率的有用效果是抑制DC总线电流中的可能谐振振荡。谐振可以易于由逆变器电力半导体开关的快速切换现象引发。