專利名稱：模塊化構(gòu)造的變流器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述的是一種變流器系統(tǒng)，例如該變流器系統(tǒng)用于在部分情況下多個(gè)平行 地布置在例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或光電設(shè)備(Wiotovoltaikanlage)中使在那里產(chǎn)生的電流適 配于電網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生依賴于風(fēng)速時(shí)變的輸出電壓，該輸出電壓具有同樣變化的頻 率。在光電設(shè)備中通常產(chǎn)生的是時(shí)變的直流電壓。為了向電網(wǎng)饋電，大多數(shù)情況下需要產(chǎn) 生的當(dāng)然是固定頻率的限定交流電壓。
背景技術(shù)：
為此，例如由DE 198 32 225 Al公知商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的功率半導(dǎo)體模塊的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。如 果將這種級(jí)聯(lián)系統(tǒng)與變流器系統(tǒng)連接起來，則其維修友好性，也就是說快速和費(fèi)用低廉地 更換故障部件，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種由單個(gè)變流器組件構(gòu)造的模塊化變流器系統(tǒng)。該變 流器系統(tǒng)在制造時(shí)可以實(shí)現(xiàn)簡單的構(gòu)造并且在維護(hù)情況下可以實(shí)現(xiàn)簡單且快速的維修。該任務(wù)依照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1的特征的變流器系統(tǒng)得以解決。優(yōu)選實(shí)施 方式在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是，形成一種模塊化構(gòu)造的變流器系統(tǒng)，該變流器系統(tǒng)由多個(gè)優(yōu) 選相同的變流器組件構(gòu)成，該變流器系統(tǒng)布置在通常構(gòu)成為開關(guān)柜的容納裝置中。這些變 流器組件因此形成變流器系統(tǒng)的主模塊，這些主模塊在其那方面又由子模塊、電容器模塊 和開關(guān)模塊構(gòu)造而成。為了符合線路要求地電氣連接主模塊或子模塊，容納裝置具有連接 裝置，該連接裝置優(yōu)選構(gòu)成有兩個(gè)極性的直流電壓連接裝置和有至少一相、最多三相的交 流電壓連接裝置。電容器模塊分別具有多個(gè)電容器以及至少一個(gè)直流電壓接觸裝置，該直流電壓接 觸裝置用于與配屬的開關(guān)模塊的直流電壓接觸裝置電氣連接并且優(yōu)選也與容納裝置的直 流電壓連接裝置電氣連接。優(yōu)選地，這可以借助共用的或兩個(gè)空間上隔開的直流電壓接觸 裝置構(gòu)成。開關(guān)模塊具有冷卻裝置、至少一個(gè)布置在該冷卻裝置上的功率半導(dǎo)體模塊、以及 交流電壓接觸裝置和直流電壓接觸裝置。該直流電壓接觸裝置用于與電容器模塊的、所配 屬的直流電壓接觸裝置連接，由此例如構(gòu)成直流電壓中間電路和與此連接的半橋電路。通 過布置三個(gè)主模塊可以由此構(gòu)成帶有所連接的中間電路的三相橋式電路。在此，能量暫時(shí) 儲(chǔ)存在中間電路中，在橋式電路中被轉(zhuǎn)換成所需頻率的電壓，并且借助相應(yīng)開關(guān)模塊的交 流電壓接觸裝置和容納裝置的連接裝置被饋入電網(wǎng)。依據(jù)本發(fā)明，為了機(jī)械地布置主模塊或子模塊，容納裝置具有相應(yīng)的滑軌系統(tǒng)，該 滑軌系統(tǒng)優(yōu)選由兩個(gè)U形型廓部形成，這些U形型廓部從容納裝置的后側(cè)伸展到容納裝置 的前側(cè)。每個(gè)子模塊為此具有適合的滑動(dòng)元件，這些滑動(dòng)元件能夠布置在滑軌系統(tǒng)內(nèi)并且因此能夠從前側(cè)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)子模塊的安裝和拆卸。在此，從后側(cè)至前側(cè)地觀察，容納裝置的連接裝置、相應(yīng)的電容器模塊和所配屬的 開關(guān)模塊構(gòu)成堆疊(Mapel)。在這種布置中，也可以構(gòu)成堆疊的各個(gè)部分的符合線路要求 的電氣連接。在此，重要的是，用于安裝或拆卸開關(guān)模塊以及由電容器模塊和開關(guān)模塊構(gòu)成 的主模塊所需要的連接，優(yōu)選是螺栓連接，能夠從容納裝置的前側(cè)觸及。因此，該模塊化構(gòu) 造的變流器系統(tǒng)一方面可以被簡單地制造，在維護(hù)情況下還可以容易地更換其部件。


本發(fā)明的特別優(yōu)選的改進(jìn)方案在對(duì)實(shí)施例的相應(yīng)說明中加以列舉。此外，依據(jù)本 發(fā)明的解決方案將借助實(shí)施例和附圖1至7進(jìn)行詳述。圖1非常示意性地示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)的前側(cè)視圖。圖2同樣非常示意性地示出配屬的細(xì)節(jié)視圖。圖3至7以不同視圖示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)及其部件的詳細(xì)構(gòu)造形式。
具體實(shí)施例方式圖1非常示意性示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1的前側(cè)視圖，該變流器系統(tǒng)具有 構(gòu)成為開關(guān)柜的容納裝置2，該容納裝置具有三個(gè)用于主模塊4的容納部，其中，在下面的 容納部中布置有一個(gè)主模塊4，在中間的容納部中僅布置有一個(gè)電容器模塊8，而在上面的 容納部中沒有布置模塊。分別示出滑軌系統(tǒng)20，滑軌系統(tǒng)構(gòu)成為兩個(gè)呈U形的引導(dǎo)部，這些引導(dǎo)部從開關(guān) 柜2前側(cè)伸展到后側(cè)。同樣在這里示出的是開關(guān)柜2的連接裝置22、24、沈，分別是用于兩 個(gè)極性的直流電壓連接裝置22、24的兩個(gè)部分，以及一個(gè)交流電壓連接裝置26。在中間的容納部中布置有子模塊，即電容器模塊8。對(duì)此，該電容器模塊各自具有 至少一個(gè)滑動(dòng)元件60，該滑動(dòng)元件布置在滑軌系統(tǒng)20的各自配屬的U形型廓部中。子模 塊6可以借助這些滑動(dòng)元件60由前側(cè)裝配到開關(guān)柜2中，或者朝向前側(cè)地被拆卸。對(duì)此， 只需要松開電氣和機(jī)械連接。在下面的容納部中，除了電容器模塊8之外還布置有開關(guān)模塊6。它可以在已安裝 電容器模塊8的情況下安裝并且可以與電容器模塊分開地拆卸。對(duì)此，開關(guān)模塊6也設(shè)有 滑動(dòng)元件60，這些滑動(dòng)元件與電容器模塊的滑動(dòng)元件80相同地布置在滑軌20中。為了必 要的電氣連接，兩個(gè)子模塊6、8的相應(yīng)的直流電壓接觸裝置22、對(duì)符合線路要求地彼此連 接。在該連接的合適的構(gòu)造方案中可以放棄將開關(guān)模塊6進(jìn)一步機(jī)械固定在開關(guān)柜2上。此外，示出的是開關(guān)模塊6的交流電壓接觸裝置66，其中，該交流電壓接觸裝置借 助平行于滑軌系統(tǒng)20布置的附加區(qū)段沈0與交流電壓連接裝置沈相連。該附加區(qū)段260 在此不會(huì)限制主模塊4以及單個(gè)子模塊6、8沿滑軌系統(tǒng)20的活動(dòng)空間，由此不會(huì)妨礙安裝 和拆卸。圖2依據(jù)圖1以從觀察方向A的側(cè)視圖示出同樣非常示意性的、類似變流器系統(tǒng)1 的部分的構(gòu)造形式的詳細(xì)視圖。在此，顯而易見的是，開關(guān)柜2的連接裝置22、24、沈在該 開關(guān)柜后部區(qū)域內(nèi)、電容器模塊8和開關(guān)模塊6的堆疊地布置以分別彼此有間距的方式示出。
連接裝置22、24J6在此又具有兩個(gè)直流電壓連接裝置22J4和一個(gè)交流電壓連 接裝置沈，其中，該交流電壓連接裝置具有與滑軌系統(tǒng)20平行，具體地說是與兩個(gè)U形型 廓部的上部平行布置的附加區(qū)段沈0。該區(qū)段260伸展至開關(guān)模塊6的交流電壓接觸裝置 66。此外，示出的是每個(gè)子模塊6、8兩個(gè)上部的和兩個(gè)下部的滑動(dòng)元件60、80，用于在 開關(guān)柜2的配屬的滑軌系統(tǒng)20中引導(dǎo)相應(yīng)子模塊或者由此形成的主模塊。通過該側(cè)向視 圖特別清楚地看出變流器系統(tǒng)1的依據(jù)本發(fā)明的模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。在此，重要的是所有 連接的連接機(jī)構(gòu)，對(duì)開關(guān)模塊6或主模塊4的安裝和拆卸來說都可以從前面觸及這些連接 機(jī)構(gòu)，并且，沒有妨礙安裝或拆卸的部件伸展到子模塊6、8的活動(dòng)空間中。圖3至7以不同視圖示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1及其部件的詳細(xì)構(gòu)造形式。在此，圖3示出后視圖，其中，在此尤其可以非常清楚地看出交流電壓連接裝置 ^a/^6b/^6c，該交流電壓連接裝置在這里對(duì)于每一相都由兩個(gè)平面金屬體組成，這些金屬 體分別具有平行于滑軌系統(tǒng)的附加區(qū)段260。圖4和5示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)的主模塊4或形成主模塊4的子模塊6、8。 電容器模塊8在此具有多個(gè)單獨(dú)的電容器800以及這些電容器800的用于直流電壓的兩個(gè) 極性的、以平面的方式構(gòu)成的連接裝置804。該連接裝置804在其側(cè)向外部區(qū)域內(nèi)同時(shí)形成 朝向開關(guān)模塊6的直流電壓連接裝置82、84。在電容器模塊8的上側(cè)上示出的是滑動(dòng)元件80，該滑動(dòng)元件在與滑軌系統(tǒng)20 (參 閱圖3)的結(jié)合下用于電容器模塊8的簡單安裝和拆卸，這是因?yàn)橥ㄟ^這些滑動(dòng)元件在滑軌 系統(tǒng)中的引導(dǎo)，電容器模塊的定位僅在一維里，即沿滑軌，是自由的。開關(guān)模塊6具有冷卻裝置600，在此是水冷裝置。在該冷卻裝置600上，分別側(cè)向 地布置有多個(gè)，在此是四個(gè)，同種類型的功率半導(dǎo)體模塊610，這些功率半導(dǎo)體模塊全部并 聯(lián)并且構(gòu)成功率在IMW的數(shù)量級(jí)上的半橋電路。在面向電容器模塊8的側(cè)上為這些功率半導(dǎo)體模塊610配有開關(guān)模塊6的直流電 壓連接裝置62、64，并且這些直流電壓連接裝置符合線路要求地與功率半導(dǎo)體模塊610的 直流電壓接頭相連。功率半導(dǎo)體模塊610的交流電接頭布置在遠(yuǎn)離電容器模塊8的側(cè)上并 且與交流電壓連接裝置66相連。開關(guān)模塊6以與電容器模塊8的滑動(dòng)裝置等高齊平的方式具有自己的滑動(dòng)裝置 60，該滑動(dòng)裝置額外地與用于在安裝或拆卸時(shí)改善地進(jìn)行操作的把手620連接。在對(duì)圖2 的說明中提及的優(yōu)點(diǎn)在此處也同樣得到體現(xiàn)。圖6和7示出依據(jù)本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1的前側(cè)。相應(yīng)于圖1地，在圖6中示出 三個(gè)容納部，其中，上面的容納部未進(jìn)行裝配，而另外兩個(gè)容納部各包含一個(gè)主模塊4。與此 相反地，在圖7中示出的是裝配有電容器模塊8的第一容納部。在開關(guān)柜2的后部區(qū)域中(參閱圖3)示出交流電壓連接裝置^a/^6b/^6C，對(duì)于 每一相兩個(gè)金屬體。在開關(guān)柜2的上部自由容納部中可以清楚地看到滑軌系統(tǒng)20以及交 流電壓連接裝置26的附加區(qū)段沈0。在該滑軌20中可以布置有子模塊6、8的滑動(dòng)裝置60、 80或者布置有由這些子模塊構(gòu)成的主模塊4的滑動(dòng)裝置。平行于該滑軌系統(tǒng)20地在相應(yīng) 上部的滑軌附近以如下方式布置有交流電壓連接裝置26的兩個(gè)附加區(qū)段沈0，即，這些附 加區(qū)段不會(huì)妨礙子模塊6、8或者主模塊4的安裝和拆卸，方法是這些附加區(qū)段不會(huì)伸入到為此所需的活動(dòng)空間中。在其他兩個(gè)容納部中分別布置有主模塊4，從這些主模塊中尤其可以清楚看到的 是開關(guān)模塊6的功率半導(dǎo)體模塊610。該功率半導(dǎo)體模塊610的直流電壓接頭與開關(guān)模塊 6的直流電壓接觸裝置62、64連接，而該直流電壓接觸裝置與布置在其后面的電容器模塊8 的、所配屬的直流電壓接觸裝置82、84符合線路要求地即符合極性要求地連接。主模塊4 的安裝和拆卸所需要的所有連接機(jī)構(gòu)，例如螺栓連接602，均能夠從前側(cè)觸及。此外，示出布置在開關(guān)柜2中的中央線路10、冷卻液的輸入線路和輸出線路。該中 央線路10與在部分區(qū)段內(nèi)可彎曲地構(gòu)成的、通向相應(yīng)開關(guān)模塊的冷卻水輸入管路12相連。 該冷卻水輸入管路12連接開關(guān)模塊6的構(gòu)成為水冷裝置600的冷卻裝置，并且在冷卻裝置 600上具有用于簡單連接的自密封的快速鎖合件14。與圖6相反，圖7示出布置在上面的容納部中的電容器模塊8，正如已經(jīng)按圖4和 5所描述的那樣。除了必要的電連接之外，該電容器模塊8在滑動(dòng)元件80附近還具有另一 個(gè)，優(yōu)選擰緊的、到開關(guān)柜的機(jī)械連接。該機(jī)械連接也以如下方式布置，即，在已安裝的子模 塊或者還有主模塊的情況下，該機(jī)械連接也能夠從前側(cè)觸及。在所介紹的變流器系統(tǒng)1的所示的和所述的依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造形式中，可以實(shí)現(xiàn) 的是，以如下方式將單獨(dú)的開關(guān)模塊6或者還有主模塊4安裝在開關(guān)柜2中，即，在維護(hù)情 況下，該部分的拆卸可以簡單地實(shí)施。
權(quán)利要求
1.模塊化構(gòu)造的變流器系統(tǒng)(1)，所述變流器系統(tǒng)具有多個(gè)變流器組件(4)的容納裝 置O)，所述變流器組件構(gòu)成相應(yīng)的主模塊，所述主模塊分別由子模塊組成，所述子模塊在 其那方面構(gòu)成為各自的開關(guān)模塊(6)和各自的電容器模塊(8)，其中，所述容納裝置(2)具有至少一個(gè)用于符合線路要求地電氣連接所述變流器組件 (4)的連接裝置(22、24、沈)，以及針對(duì)每個(gè)變流器組件G)，所述容納裝置都具有滑軌系統(tǒng) (20)，用于機(jī)械地布置所述變流器組件，所述電容器模塊(8)具有多個(gè)電容器(800)、至少一個(gè)直流電壓接觸裝置(82、84)以及 滑動(dòng)元件(80)，所述至少一個(gè)直流電壓接觸裝置用于與配屬的所述開關(guān)模塊(6)的直流電 壓接觸裝置(62、64)電氣連接并且與所述容納裝置O)的所述連接裝置02、M、26)電氣 連接；其中，所述開關(guān)模塊(6)具有冷卻裝置(600)、至少一個(gè)布置在所述冷卻裝置上的功 率半導(dǎo)體模塊(610)、交流電壓接觸裝置(66)和直流電壓接觸裝置(62、64)以及滑動(dòng)元件 (60)，并且其中，主模塊的所述子模塊(6、8)的相應(yīng)的所述滑動(dòng)元件(60、80)能夠堆疊地以 如下方式布置在所述容納裝置O)的所述滑軌系統(tǒng)所配屬的相同滑軌00)中，S卩，所述容 納裝置( 的所述連接裝置02、M、26)形成堆疊的第一部分，所述電容器模塊(8)形成所 述堆疊的第二部分，以及所述開關(guān)模塊(6)形成所述堆疊的第三部分，并且由此能夠構(gòu)成 所述堆疊的所述部分所需要的符合線路要求的電氣連接。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，相應(yīng)的所述冷卻裝置(600)是水冷裝置， 并且其中，所述容納裝置⑵具有中央線路(10)，所述中央線路能夠借助快速鎖合件(14) 與相應(yīng)的所述冷卻裝置(600)連接。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述容納裝置(2)構(gòu)成為開關(guān)柜，在所述開關(guān)柜的后側(cè)布置有所述連接裝置 (22、24、沈)，所述連接裝置構(gòu)造為有兩個(gè)極性的直流電壓連接裝置(22、24)和有至少一相 的交流電壓連接裝置06)。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的變流器系統(tǒng)，其中，主模塊的所述滑軌系統(tǒng)00)具有至少兩個(gè)U形型廓部，用于引導(dǎo)所述子模 塊(6、8)的所述滑動(dòng)元件(60、80)，并且所述U形型廓部從所述開關(guān)柜(2)的后側(cè)伸展到所 述開關(guān)柜O)的前側(cè)。
5.依據(jù)權(quán)利要求3所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述電容器模塊(8)的所述直流電壓接觸裝置(82、84)借助從所述開關(guān)柜(2) 的前側(cè)能觸及的螺栓連接(80 與所述開關(guān)柜( 的所述直流電壓連接裝置(22、24)導(dǎo)電 連接。
6.依據(jù)權(quán)利要求3所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述開關(guān)模塊(6)的和配屬的所述電容器模塊(8)的相應(yīng)的所述直流電壓接觸 裝置(62、64)借助從所述開關(guān)柜O)的前側(cè)能觸及的螺栓連接(60 導(dǎo)電連接。
7.依據(jù)權(quán)利要求3所述的變流器系統(tǒng)，其中，配屬于相應(yīng)的所述變流器組件(4)的至少一個(gè)所述交流電壓連接裝置06)具 有平行于所述滑軌系統(tǒng)00)地布置的附加區(qū)段060)，所述附加區(qū)段不會(huì)限制所述主模塊(4)沿所述滑軌系統(tǒng)00)的活動(dòng)空間。
全文摘要
一種模塊化構(gòu)造的變流器系統(tǒng)，有多個(gè)構(gòu)成相應(yīng)的主模塊的變流器組件的開關(guān)柜，主模塊由子模塊組成，子模塊構(gòu)成各自的開關(guān)模塊和電容器模塊。開關(guān)柜具有用于電氣連接變流器組件的連接裝置和針對(duì)每個(gè)變流器組件都具有滑軌系統(tǒng)用于機(jī)械布置變流器組件。電容器模塊具有用于與配屬的開關(guān)模塊和與開關(guān)柜電氣連接的直流電壓接觸裝置和滑動(dòng)元件。開關(guān)模塊具有冷卻裝置、功率半導(dǎo)體模塊、交流電壓接觸裝置和直流電壓接觸裝置、滑動(dòng)元件。子模塊的滑動(dòng)元件堆疊地布置在開關(guān)柜滑軌系統(tǒng)的相同滑軌中，開關(guān)柜的連接裝置形成堆疊的第一部分，電容器模塊形成堆疊的第二部分，開關(guān)模塊形成堆疊的第三部分，并由此構(gòu)成堆疊的部分所需要的符合線路要求的電氣連接。
文檔編號(hào)H02M1/00GK102055305SQ20101053119
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者夫朗蘇瓦斯·萬伏特, 布里格·奧蘭 申請(qǐng)人:賽米控電子股份有限公司