用于减少电母线装置中的电感的电母线装置和方法制造方法及图纸

一种用作功率元件的尤其是逆变器的直流电源的电母线装置（１），其具有相互平行设置的被绝缘层（４）隔离的第一和第二平板（２，３），借助于这种装置，第一平板（２）使第一组功率元件（１３）的第一连接部分和第二组功率元件（１４）的第一连接部分（２３）相连，并且第二平板（３）使第一组功率元件（１３）的第二连接部分和第二组功率元件（１４）的第二连接部分相连。在这种母线装置中，希望增加开关频率而不会由于过电压而使元件破坏。为此目的，第一和第二平板（２，３）在第二组电路元件（１４）的区域中被分支从而成为连接延伸部分（１５，１６），所述连接延伸部分分别指向不同的方向，并且从所述连接延伸部分（１５，１６）的汇合点（１７），所述第一和第二板被平行地设置。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用作功率元件的尤其是逆变器的直流电源的电母线装置，其具有相互平行设置的被绝缘层隔离的第一和第二平板，借助于这种装置，第一平板使第一组功率元件的第一连接部分和第二组功率元件的第一连接部分相连，并且第二平板使第一组功率元件的第二连接部分和第二组功率元件的第二连接部分相连。此外，本专利技术涉及一种用于减小用作开关功率元件的直流电源的电母线装置中的感应的方法，借助于这种方法，使得在母线装置的第一平板中的电流沿第一方向流动，而在和第一平板平行且相邻设置的母线装置的第二平板中的电流沿相反方向流动。下面根据频率变换器说明本专利技术，这种频率变换器在下面被称为逆变器，除此之外，本专利技术还具有其它的应用。首先，这种逆变器对主电源的电压进行整流，并将整流的直流电压提供给一个中间电路。一般地说，在中间电路中设置有线圈和电容器，它们再和一个电路装置相连，该电路装置通过接通和断开开关装置产生单相或多相交流电压。例如通过对频率进行控制，所述开关装置控制单相或多相电动机的速度。为了限制逆变器的输出损耗，需要使用高的开关频率。有一种特殊情况下应用的简单的逆变器，这种逆变器的直流电压来自另一个电源。不过，高频转换意味着高的瞬时电流变化，即高的di/dt。相应地，由于母线装置中的电感使得在转换期间感应高的峰值电压。感应的电压峰值遵守已知的关系V＝L di/dt。因此，重要的是保持电感L即母线装置的电感尽可能低。为了保持低的电感，母线装置的导体应当尽可能短、薄而宽。当使导体具有数值相同而方向相反的电流，并使其非常靠近且相互重叠时，由方向相反的电流产生的磁通几乎可以相互抵销。这些导体周围的总磁通基本上为0。这样，电流的改变只引起小的磁通改变，这极大地减少了母线导体的电感。因此众所周知，使母线装置层叠，即使其具有一个正导体，一个绝缘层和一个负导体，并使它们相互层叠地设置。这些导体或母线向电容器组输送幅值相同方向相反的电流，以便消除通过母线中的开关电流而产生的磁通。例如JP 62040069A描述了一种具有电容器组的层叠的母线装置。这种母线装置具有和功率元件相连的脚或延伸部分。不过，这些连接脚具有不同的长度，因为负板的脚至少要伸出一个母线装置的厚度。此外，电容器被设置在从母线装置伸出的脚上，借以使电容器被设置在母线装置的边缘上，这需要较多的空间。美国专利US 5132896公开了一种不同的母线装置。其中的母线也由板构成，即使功率开关的极和电容器的极相连的正板以及使其余的功率开关的极和其余的电容器的极相连的负板。负板和正板由绝缘层隔开，并通过螺钉被装配在功率元件上。这种结构的特征在于，母线用于传递电流和散热。日本专利JP 04133669A公开了一种层叠的母线装置，其具有正板和负板，以及绝缘板和中间板。中间板用于使两个电容器串联。为此目的，中间板和正板被设置在同一平面上。这种母线板作为电容器和整流器之间的连接器，并在电容器通过开关提供其储存的能量时作为电容器和开关之间的导体。在现有技术的母线装置中(在下面，“母线装置”必须理解为一种导体装置)，已经获得了大大减少磁通的效果。不过，在这种母线装置中具有大面积的没有重叠的母线板，它们不能使磁通减少。在这些区域中发现这样一些“盲点”，其中功率元件和母线板相连。在上述的美国专利US 5132896中，负板的末端呈Z形，并被装配在功率元件的第一极上，同时正板的末端也呈Z形，正板和负板平行且靠近。不过，正板在负板上方突出以便达到功率元件的第二极。因为正板大于负板，所以存在一个不可忽略的区域，其中不能进行磁通补偿，这发生在电流从电容器向功率元件传递期间。此外，通过横向流动的感应电流产生磁通，即从一个集电极到另一个集电极，这也不能被补偿。这不能补偿的磁通对开关频率构成限制。如上所述，寄生电感引起超过功率元件的额定值的过电压。这将导致减少功率元件的寿命或者使之破坏。本专利技术的任务是使得能够增加开关频率而又不威胁功率元件。在前言所述的电母线装置中，本专利技术的任务是这样解决的，在第二组功率元件的区域内，第一和第二板分支形成连接延伸部分，每个连接延伸部分指向不同的方向，并且从连接延伸部分的汇合点，第一和第二板被平行地设置。这使得两个板在一直延伸到分支处的载流区域内相互重叠。只有分支部分不会通过方向相反的电流消除磁通。不过，因为这只涉及到连接延伸部分，而不是整个板的区域，所以这些未补偿部分的面积相当小。最好是，连接延伸部分位于一个不和板被平行设置的平面平行的平面内。换句话说，此处使两个要求结合在一起。首先，连接延伸部分必须处于一个平面内，该平面对第一和第二板的连接延伸部分是共同的。不过，这个平面不等于母线装置的两个板所在的平面。这可以形成几何去耦。连接延伸部分为装配功率元件提供了足够的空间。为此目的，这些板以一定角度延伸。好是，连接延伸部分相对于板成90度角。这使得可以把两个板的分支点设置在由功率元件的连线或功率元件的极限定的同一个几何平面上。此外，这个实施例可以使两个板和该平面垂直地设置，这带来的优点是，被固定在板上的所有其它元件，例如第一组功率元件，可以容易地接近并冷却，例如通过对流进行冷却。有利的是，连接延伸部分具有相同的长度。因而使得两个板被放置在两个极的中间，使得成为对称的结构。在两个连接延伸部分中的磁通不能被补偿，但是由于具有相当小的表面积，这是可以接受的。最好两个板离开第二组功率元件的第一连接部分和第二连接部分的距离相同。这形成对称的结构，因而可以实现电流的相互补偿。有利的是，第一组的功率元件和板垂直地设置。这对装配有利。如上所述，也使得容易冷却。可以得到相当大的用于散热的面积。最好第二板被分为被设置在同一平面内的两个板部分。一个板部分可用作用于连接第二组功率元件的连接器，另一个板部分可用于实现关于第一组功率元件的某种开关结构。当没有连接延伸部分的板部分具有接近于第一和第二连接部分之间的电位的一半的电位时，这种结构尤其有用。例如，这个板部分可用于使两个电容器组串联。在这种结构中，两个板部分具有不同的电位是无关紧要的。然而，通过它们的电流具有相同的方向才是至关重要的。因为在这种情况下，两个板部分在功能上形成第一板。此外，上述的任务是这样解决的，即第一板配备有几个第一导电面积，第二板配备有相应数量的第二导电面积，借此第一导电面积使第二组功率元件的第一连接部分彼此相连或者使第二组功率元件的第一连接部分和第一电源连接部分相连，第二导电面积使第二组功率元件的第二连接部分彼此相连或者使第二组功率元件的第二连接部分和第二电源连接部分相连，并且彼此相应的第一和第二导电面积被相互覆盖地设置，使得功率元件被这样操作，使在彼此相应的第一和第二导电面积中的电流的和在开关操作前后是相同的。上述的措施使整个母线装置的电感保持很小，因为通过两个板沿相反方向流动的电流使磁通大大减小。利用上述的附加措施，磁通没有被补偿，即未被方向相反的电流减少，但是磁通的改变被保持很小。这根据多相逆变器的逆变器部分很容易解释。三相逆变器例如具有6个可控的开关，它们通过反并联连接的续流二极管连接成桥式电路。这些开关例如是场效应晶体管(FET)或者是具有绝缘控制极的双极晶体管。逆变器的每个支路具有两个串联的开关，它们通过中心抽头和负载相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用作功率元件的尤其是逆变器的直流电源的电母线装置，其具有相互平行设置的被绝缘层隔离的第一和第二平板，借助于这种装置，第一平板使第一组功率元件的第一连接部分和第二组功率元件的第一连接部分相连，并且第二平板使第一组功率元件的第二连接部分和第二组功率元件的第二连接部分相连，其特征在于，在第二组功率元件（１４）的区域中，第一和第二平板（２，３）被分支从而成为连接延伸部分（１５，１６），所述连接延伸部分分别指向不同的方向，并且从所述连接延伸部分（１５，１６）的汇合点（１７），所述第一和第二板（２，３）被平行地设置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM吴，
申请(专利权)人：丹福斯驱动器公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]