本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器以及一種用于組裝功率轉(zhuǎn)換器的組裝方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器以及一種模塊化設(shè)計(jì)的功率轉(zhuǎn)換器的組裝方法。

背景技術(shù)：

功率轉(zhuǎn)換器在許多應(yīng)用中使用。例如，功率轉(zhuǎn)換器在逆變器中將直流電(direct current，DC)變?yōu)榻涣麟?alternating current，AC)，在整流器中將交流電變?yōu)橹绷麟?，在DC/DC轉(zhuǎn)換器中改變直流電的電壓，或者在轉(zhuǎn)換器中改變交流電的電壓和/或頻率。

US 7,667,952 B2公開了一種與逆變器關(guān)聯(lián)的具有電容器陣列的連接系統(tǒng)，其中，電容器通過接線排連接并通過絕緣層隔開，接線排由堆疊的極性不同的兩個(gè)細(xì)條組成。

功率轉(zhuǎn)換器在不間斷電源(uninterruptible power supply，UPS)等中使用。在這一應(yīng)用中，對外部電源的交流電進(jìn)行整流以對電池充電。當(dāng)外部電源中斷時(shí)，調(diào)整電池的直流電以便維持內(nèi)部電源。

此外，功率轉(zhuǎn)換器還用于可再生能源生成方面。例如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏板通常產(chǎn)生直流電。因此，能源必須轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娨詫⒛茉醋⑷牍搽娋W(wǎng)。

另外，功率轉(zhuǎn)換器還用于許多其它領(lǐng)域，例如，電機(jī)驅(qū)動(dòng)、主動(dòng)前端(active front ends，AFE)、并網(wǎng)逆變器(grid-tied inverter，GTI)和許多其它應(yīng)用。

對于所有這些應(yīng)用，功率轉(zhuǎn)換器包括電源模塊。這些電源模塊包括絕緣柵極雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)和/或二極管芯片。根據(jù)功率范圍以及根據(jù)所需應(yīng)用，必須選擇一個(gè)合適的電源模塊。

上述應(yīng)用的功率范圍通常在非常大的范圍中變化，該范圍從50kVA直至2MVA以及更大。因此，需要針對各個(gè)應(yīng)用的許多專用電源模塊以及每個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的所需功率范圍。因此，必須針對許多電源模塊中的每一個(gè)設(shè)計(jì)單獨(dú)的功率轉(zhuǎn)換器。通過使用大量不同的電源模塊，所有這些專用電源模塊的設(shè)計(jì)導(dǎo)致每個(gè)單獨(dú)的電源模塊的每項(xiàng)成本相對高。

此外，許多不同電源模塊中的每一個(gè)要求單獨(dú)的控制電路。因此，單獨(dú)設(shè)計(jì)針對所有電源模塊和所用電源模塊的功率轉(zhuǎn)換器同樣要求巨大工程量。

功率轉(zhuǎn)換器通常針對專用功率范圍設(shè)計(jì)，并且功率轉(zhuǎn)換器使用專用電源模塊和專用控制電路，這兩者都適用于特定應(yīng)用和預(yù)定功率范圍。因此，之后不可能改變功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍。當(dāng)應(yīng)用的功率范圍改變時(shí)，需要具有新電源模塊和新控制電路的全新功率轉(zhuǎn)換器。

此外，功率轉(zhuǎn)換器通常具有高熱功率損耗，導(dǎo)致各個(gè)部件發(fā)熱。為了避免因功率轉(zhuǎn)換器的高溫度而引起的損壞，必須對功率轉(zhuǎn)換器的部件，尤其是IGBT和二極管芯片進(jìn)行散熱。為此，需要一種強(qiáng)制性散熱系統(tǒng)，例如，液冷系統(tǒng)或風(fēng)冷系統(tǒng)。這樣一種散熱系統(tǒng)的體積通常需要很大，導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換器的尺寸很大。

因此，需要一種能夠很容易適應(yīng)功率范圍的功率轉(zhuǎn)換器，其中，可以事后使功率范圍適應(yīng)。

還需要一種能夠適用于不同應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換器。

還需要一種能夠基于少量標(biāo)準(zhǔn)電源模塊制造的功率轉(zhuǎn)換器。

此外，需要一種提供有效散熱并具有相對較小尺寸的功率轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種具有多個(gè)模塊化功率組件單元的功率轉(zhuǎn)換器，每個(gè)模塊化功率組件單元包括：多個(gè)電源模塊，每個(gè)電源模塊與一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元連接；電容器；用于連接所述電源模塊與所述電容器的連接構(gòu)件；以及電接口，其中，所述多個(gè)模塊化功率組件單元的每個(gè)電接口均具有相同的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于組裝功率轉(zhuǎn)變器的組裝方法，所述方法包括以下步驟：提供多個(gè)模塊化功率組件單元，每個(gè)模塊化功率組件單元包括：多個(gè)電源模塊，每個(gè)電源模塊與一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元連接；電容器；用于連接所述電源模塊與所述電容器的連接構(gòu)件；以及電接口，其中，所述多個(gè)模塊化功率組件單元的每個(gè)電接口均具有相同的結(jié)構(gòu)；以及通過所述電接口連接所述多個(gè)模塊化功率組件單元。

本發(fā)明的一個(gè)潛在理念是將一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器分成多個(gè)模塊化功率組件模塊。這些模塊化功率組件單元中的每一個(gè)都是以標(biāo)準(zhǔn)化部件為基礎(chǔ)，尤其是基于常用的標(biāo)準(zhǔn)化功率模塊。為了使功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍適應(yīng)所需功率，合并多個(gè)模塊化功率組件單元。通過為所有模塊化功率組件單元提供相同的電接口，可以很容易合并多個(gè)模塊化功率組件單元。

這樣，電源可以基于標(biāo)準(zhǔn)化功率模塊而建立。因此，各個(gè)部件具有良好的可用性并且較便宜。因此，可以降低制造這一功率轉(zhuǎn)換器的成本。

通過將整個(gè)功率轉(zhuǎn)換器劃分為多個(gè)子模塊，可以實(shí)現(xiàn)功率范圍的靈活調(diào)整。通過簡單地增加或移除一個(gè)或多個(gè)模塊可以很容易地?cái)U(kuò)大或縮小這一功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍。

另外，也可以提高功率轉(zhuǎn)換器的可靠性。即便一個(gè)模塊損壞，也只需更換該損壞的模塊?？梢岳^續(xù)使用剩余模塊而無需任何改變。

通過將功率轉(zhuǎn)換器分為單獨(dú)的模塊，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的熱管理。這樣，提供了功率轉(zhuǎn)換器的有效散熱。因此，可以減小這一功率轉(zhuǎn)換器的尺寸。

根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第一實(shí)施形式，所述功率模塊包括功率二極管和/或絕緣柵極雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)?；谶@類功率模塊，可以實(shí)現(xiàn)模塊化功率組件單元的靈活設(shè)計(jì)。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第二實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的所述第一實(shí)施形式，每個(gè)功率模塊的所述獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元適用于分別提供IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所連接的功率模塊。

根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的所述第二實(shí)施形式的功率轉(zhuǎn)換器的第三實(shí)施形式，所有功率模塊都相同。通過使用多個(gè)公共功率模塊，尤其是標(biāo)準(zhǔn)化功率模塊，這些模塊通常較便宜并且具有良好的可用性。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第四實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，所述模塊化功率組件單元還包括散熱構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的所述第四實(shí)施形式的功率轉(zhuǎn)換器的第五實(shí)施形式，所述散熱構(gòu)件包括強(qiáng)制性風(fēng)冷系統(tǒng)或液冷系統(tǒng)。通過將獨(dú)立的散熱單元應(yīng)用到每個(gè)功率組件單元，可以實(shí)現(xiàn)良好且可靠的散熱，并且提高了模塊化功率組件單元的效率。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第六實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，所述多個(gè)模塊化功率組件單元中的每一個(gè)均包括機(jī)械接口，其中，所述多個(gè)模塊化功率組件單元的每個(gè)機(jī)械接口均相同。這樣，實(shí)現(xiàn)了功率轉(zhuǎn)換器的容易且靈活的組裝。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第七實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，所述連接構(gòu)件包括接線排。用于連接所述功率模塊與所述電容器的接線排提供了低感應(yīng)率的連接。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第八實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，所述多個(gè)模塊化功率組件單元中的至少一個(gè)是整流器、逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器或AC/DC/AC轉(zhuǎn)換器?；谶@種模塊化功率組件單元，可以基于單獨(dú)功率組件單元的合并來創(chuàng)建非常靈活的功率轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面的功率轉(zhuǎn)換器的第九實(shí)施形式或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式，所述功率轉(zhuǎn)換器還包括用于接收所述多個(gè)模塊化功率組件單元的安裝設(shè)備。安裝設(shè)備，例如，機(jī)架，提供了一種安裝及連接單獨(dú)模塊化功率組件單元的有效且靈活的方式。

根據(jù)本發(fā)明的所述第九方面的所述第四實(shí)施形式的功率轉(zhuǎn)換器的第十實(shí)施形式，所述安裝設(shè)備還包括用于連接所述模塊化功率組件單元的所述電接口的可插拔連接器。通過可插拔連接器可以非常容易地安裝和拆卸單獨(dú)的模塊。

根據(jù)本發(fā)明的所述第二方面的方法的第一實(shí)施形式，所述用于組裝功率轉(zhuǎn)換器的方法基于所述功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)功率范圍確定模塊化功率組件單元的數(shù)目。通過使所需模塊的數(shù)目適應(yīng)所需功率范圍，可以實(shí)現(xiàn)用于非常大的功率范圍的單獨(dú)功率轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式的功率轉(zhuǎn)換器的不間斷電源。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括根據(jù)如上所述本發(fā)明的所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的任一前述實(shí)施形式的功率轉(zhuǎn)換器的太陽能逆變器或風(fēng)能逆變器。

附圖說明

在下文中，本發(fā)明結(jié)合附圖進(jìn)行描述，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器的示意俯視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率組件單元的示意后視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率組件模塊的電路圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器的示意圖；以及

圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器的組裝方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，描述方向的術(shù)語，例如“上方”、“下方”、“左側(cè)”、“右側(cè)”等只是為了更好地理解附圖，而不限制本發(fā)明。相同參考標(biāo)號(hào)與相同或相似部件有關(guān)。附圖尺寸僅出于說明目的而不是限制本發(fā)明。

圖1示出了模塊化功率組件單元1的示例。根據(jù)本示例，一個(gè)或多個(gè)功率單元2排列在功率組件單元1的左側(cè)和/或右側(cè)。功率單元2在模塊化功率組件單元1中的其它排列也是有可能的。

功率模塊2可為包括功率二極管或IGBT模塊等模塊。

多個(gè)模塊單元2可以排列在模塊化功率組件單元1中。例如，功率模塊可以排列在左側(cè)以及右側(cè)。例如，分別地，三個(gè)IGBT模塊可以排列在左側(cè)，另外三個(gè)模塊可以排列在右側(cè)。這樣，構(gòu)造兩個(gè)三相逆變器是可能的，一個(gè)位于左側(cè)，一個(gè)位于右側(cè)。然而，功率模塊2的其它排列也是有可能的。

每個(gè)功率模塊2包括用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)功率模塊2的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)單元。具體而言，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元提供一個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)功率模塊2。為此，IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對功率組件單元1的供電電壓進(jìn)行電絕緣。具體而言，驅(qū)動(dòng)單元可具有額外的輔助供電電壓。為了驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，驅(qū)動(dòng)單元可包括輸出級(jí)，進(jìn)行柵極電壓控制，保護(hù)IGB的集電極與發(fā)射極V_CE(sat)之間的壓降和/或用于互鎖保護(hù)特征。

散熱構(gòu)件5排列在功率模塊2的前面以對功率模塊2進(jìn)行散熱。散熱構(gòu)件5可以是液冷系統(tǒng)或強(qiáng)制性風(fēng)冷。例如，強(qiáng)制性風(fēng)冷系統(tǒng)可包括多個(gè)風(fēng)扇。替代性散熱系統(tǒng)也是可能的。

通過將散熱系統(tǒng)5靠近功率模塊2排列，實(shí)現(xiàn)了功率模塊2的非常有效的散熱。因此，這種有效散熱導(dǎo)致功率模塊2的工作溫度較低。因此，提高了模塊化功率組件單元1的效率，尤其是功率模塊2的效率。

因此，散熱效率可以顯著提高。功率模塊可以結(jié)合散熱要求以優(yōu)化方式排列。因此，僅需要較少和/或較小的部件用于強(qiáng)制性散熱。與常規(guī)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器僅需一半體積。

這樣，可以減小功率轉(zhuǎn)換器的總尺寸。因此，也顯著減少了本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的重量。因此，可以降低制造這一功率轉(zhuǎn)換器的成本。

在模塊化功率組件單元1的中間，一個(gè)或多個(gè)電容器3排列于左側(cè)和右側(cè)功率模塊2之間。電容器3與功率模塊2通過連接構(gòu)件4連接。為了實(shí)現(xiàn)非常有效率的連接，例如，接線排可以用于連接電容器3與功率模塊2。接線排是具有良好電導(dǎo)性的扁平矩形元件。功率模塊2與電容器3的這一連接提供了具有低寄生電感的極好連接。因此，由于電容器3與功率模塊2之間的連接的低電感，可以實(shí)現(xiàn)功率模塊2的非常好的開關(guān)特性。

為了提供電連接，模塊化功率組件單元1還包括電接口6。電接口6包括多個(gè)端子，用于連接具有更多模塊化功率組件單元1的功率組件單元1或用于連接具有更多外部部件的模塊化功率組件單元1。

為了實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的模塊化功率組件單元1的靈活使用，每個(gè)模塊化功率組件單元1的電接口6具有相同結(jié)構(gòu)。每個(gè)模塊化功率組件單元1中具有相同功能的電接口6的單獨(dú)端子位于相同位置且具有相同設(shè)計(jì)。例如，用于接收和/或提供交流電的三個(gè)相位的端子具有預(yù)定結(jié)構(gòu)且位于模塊化功率組件單元1內(nèi)的預(yù)定位置。同樣地，用于接收和/或提供直流電的端子也具有預(yù)定結(jié)構(gòu)且位于模塊化功率組件單元1內(nèi)的預(yù)定位置。

這樣，用于接收模塊化功率組件單元1的安裝設(shè)備可以裝備有標(biāo)準(zhǔn)化接口，用于接收模塊化功率組件單元1的電接口的端子。

例如，接口包括用于可插拔連接的多個(gè)端子。電接口的可插拔連接實(shí)現(xiàn)了模塊化功率組件單元1的非常快的連接。這樣，模塊化功率組件單元1可以很容易地放置到機(jī)架等安裝設(shè)備中，并且電連接自動(dòng)建立。

通過為所有模塊化功率組件單元1提供相同的電接口6，可以實(shí)現(xiàn)模塊化功率組件單元1的靈活排列。這樣，可以提供標(biāo)準(zhǔn)化安裝設(shè)備，例如，機(jī)架。這種安裝設(shè)備提供了多個(gè)電接口和機(jī)械接口，用于接收每個(gè)模塊化功率組件單元1的相應(yīng)電接口和機(jī)械接口。因此，可以很容易地插入和移除動(dòng)單獨(dú)的模塊化功率組件單元1。因此，可以實(shí)現(xiàn)簡單組裝和加速維護(hù)。

可替代地或另外，電接口6的端子可通過電纜連接。這樣，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)模塊化功率組件單元1之間的非常靈活的連接和/或到外圍元件的連接。

此外，這類電纜還可充當(dāng)熔線。如果功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)部件可能會(huì)損壞且高電流流經(jīng)電纜，那么電纜可融化且電連接將中斷。這樣，可以防止功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步損壞。

由于每個(gè)功率模塊2都由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元控制，所以一個(gè)功率模塊的損壞不會(huì)影響剩余的功率模塊。因此，可以維持整個(gè)功率組件單元1的功能，即使多個(gè)功率模塊2中的一個(gè)功率單元2將要損壞。與此相反，常規(guī)功率組件中的單個(gè)IGBT的損壞將導(dǎo)致過流以及整個(gè)功率組件的損壞。因此，相對于常規(guī)功率組件，可以提高本發(fā)明功率組件單元1的可靠性。

圖2示出了功率組件單元1的示意后視圖。根據(jù)本實(shí)施例的圖示，三個(gè)端子排列在左側(cè)，三個(gè)端子排列在右側(cè)。具有其它數(shù)目的連接端子的連接器的其它排列也是可能的。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊化功率組件單元1的靈活合并，具有端子的電接口6的結(jié)構(gòu)對于每個(gè)模塊化功率組件單元1來說都是唯一的。

圖3示出了可以由根據(jù)本發(fā)明的模塊化功率組件單元1實(shí)現(xiàn)的三相逆變器的示意配置。如可以從圖3看出的，逆變器包括電容器30和三個(gè)功率模塊21、22和23。這種三相逆變器可以由功率范圍為100kVA、125kVA或150kVA的常用標(biāo)準(zhǔn)IGBT模塊等來實(shí)現(xiàn)。功率模塊，尤其是具有另一功率范圍的標(biāo)準(zhǔn)化功率模塊也是可能的。

為了擴(kuò)大功率范圍，一個(gè)模塊化功率組件單元1可包括三相逆變器排列中的兩個(gè)。例如，根據(jù)圖1，第一三相逆變器可以排列在左側(cè)，第二三相逆變器可以排列在右側(cè)。在使用例如125kVA標(biāo)準(zhǔn)IGBT模塊時(shí)，無需專門的250kVA功率模塊就可實(shí)現(xiàn)250kVA的功率范圍。

包括不同數(shù)目的功率模塊2和不同數(shù)目的逆變器等功能元件的模塊化功率組件單元1的其它排列也是可能的。

為了進(jìn)一步擴(kuò)大功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍，可以合并兩個(gè)或更多模塊化功率組件單元1。例如，可以通過合并上述模塊化功率組件單元1中的四個(gè)來實(shí)現(xiàn)1.000kVA的功率范圍，其中每個(gè)模塊化功率組件單元1分別包括兩個(gè)125kVA的三相逆變器。圖4示出了功率轉(zhuǎn)換器中四個(gè)模塊化功率組件單元1的這一合并。

然而，本發(fā)明不限于四個(gè)模塊化功率組件單元1的合并。還可能合并功率轉(zhuǎn)換器中四個(gè)以下或以上的模塊化功率組件單元1。具體而言，通過增加或減少模塊化功率組件單元1的數(shù)目來稍后改變功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍也是可能的。因此，提供了功率轉(zhuǎn)換器的非常靈活的排列。通過增加或移除單獨(dú)的部件甚至也可以實(shí)現(xiàn)這一功率轉(zhuǎn)換器的整體功率規(guī)模的自適應(yīng)。

通過構(gòu)造具有多個(gè)單獨(dú)的模塊化功率組件單元1的功率轉(zhuǎn)換器，功率轉(zhuǎn)換器的可靠性也得以提高。如果一個(gè)模塊化功率組件單元1發(fā)生故障，剩余模塊化功率組件單元1將仍然起作用。因此，只有不工作的模塊化功率組件單元1必須替換為另一個(gè)。

為了使多個(gè)模塊化功率組件單元1能夠靈活且容易排列，模塊化功率組件單元1可以排列在機(jī)架等安裝設(shè)備10中。這種安裝設(shè)備10可提供多個(gè)機(jī)械接口，用于接收模塊化功率組件單元1的機(jī)械接口。通過將相同的機(jī)械接口應(yīng)用到所有模塊化功率組件單元1，可以實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的快速且容易的組裝。此外，安裝設(shè)備10還可提供端子，用于連接模塊化功率組件單元1的電接口6的端子。這樣，在模塊化功率組件單元1插入到安裝設(shè)備10時(shí)建立電連接。因此，可以進(jìn)一步加速功率轉(zhuǎn)換器的組裝，并且可以簡化損壞的模塊化功率組件單元1的替換。

在下文中，將結(jié)合常規(guī)功率組件說明本發(fā)明配置的優(yōu)勢。常規(guī)IGBT功率組件構(gòu)建是已知的，例如，如在開頭部分已經(jīng)論述的。例如，這一常規(guī)功率組件構(gòu)建可在用于光伏應(yīng)用的逆變器中使用。在一項(xiàng)示例中，這一常規(guī)逆變器可包括每相位8個(gè)并聯(lián)的IGBT半橋。因此，總共使用了24個(gè)IGBT模塊。在使用例如SKM 400GB 123D(西門康)類型的24個(gè)IGBT模塊時(shí)，可實(shí)現(xiàn)500kW的功率范圍。

根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，通過使用同一類型(SKM 400GB 123D)的24個(gè)功率模塊2，可以形成三個(gè)相位，每相位有8個(gè)功率模塊2。因此，由于無熱堆疊的極好散熱條件以及由于低開關(guān)損耗，包括三個(gè)相位的8個(gè)功率模塊2中的每一個(gè)均可以實(shí)現(xiàn)250kW的功率范圍。因此，可以實(shí)現(xiàn)1500kW(8乘以250kW)的總功率。因此，通過采用相同數(shù)目的IGBT模塊，輸出功率比常規(guī)功率組件高三倍。

這樣，功率范圍可以擴(kuò)大和/或功率組件1的尺寸和重量可以減小。因?yàn)楣β式M件1的成本對應(yīng)功率組件1的重量和尺寸，所以，相對于具有相同輸出范圍的常規(guī)功率組件，功率組件的成本可以降低。

盡管以上描述與模塊化逆變器有關(guān)，但是本發(fā)明不限于提供逆變器的功率轉(zhuǎn)換器。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)模塊化功率組件單元1可提供整流器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC/AC轉(zhuǎn)換器或其它功能組。因此，通過合并這類不同的模塊化功率組件單元1，可以實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換器的非常靈活的排列。

通過合并具有相同功能的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化功率組件單元1，可以擴(kuò)大功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍。另外，可以通過增加或移除一個(gè)或多個(gè)模塊化功率組件單元1來擴(kuò)大或縮小這種功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍。

此外，通過合并具有不同功能的多個(gè)模塊化功率組件單元1，例如，整流器、逆變器和/或DC-DC轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)非常靈活的功率轉(zhuǎn)換器排列。

例如，可以通過合并整流器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和逆變器來實(shí)現(xiàn)不間斷電源(uninterruptible power supply，UPS)。只要外部電源可用，就可以通過一個(gè)或多個(gè)整流器模塊對交流電進(jìn)行整流以對電池充電。如果必要的話，還可以通過額外模塊化功率組件單元中的DC/DC轉(zhuǎn)換器使整流的電壓適應(yīng)電池的電壓。

此外，UPS包括提供逆變器功能的一個(gè)或多個(gè)模塊化功率組件單元1。在外部電源中斷時(shí)，可以通過這些模塊化功率組件單元1基于充電電池的能量提供逆變器能力來維持內(nèi)部電源。

根據(jù)UPS的所需功率范圍，可以通過合并多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化功率組件單元1來并聯(lián)使用一個(gè)或多個(gè)整流器、逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器。

基于本發(fā)明的模塊化概念，相同的模塊化功率組件單元1可以用于構(gòu)造逆變器、UPS等等。因此，本發(fā)明提供了一種使功率轉(zhuǎn)換器適應(yīng)單獨(dú)的應(yīng)用和功率范圍的非常靈活的概念。

如在上述實(shí)施例中已經(jīng)說明的，模塊化功率組件單元1的概念允許使功率轉(zhuǎn)換器適應(yīng)單獨(dú)的要求?；诠膊考?，可以實(shí)現(xiàn)用于非常廣泛的功率范圍和許多不同應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換器。例如，相同的模塊化功率組件單元1可以在用于光伏發(fā)生器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的逆變器中或甚至在UPS中使用。

圖5所示為用于組裝本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的組裝方法的圖。在第一步驟S1中，提供多個(gè)模塊化功率組件單元1。每個(gè)模塊化功率組件單元包括：多個(gè)功率模塊2，每個(gè)功率模塊2連接到獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元，電容器3，用于連接功率模塊2與電容器3的連接構(gòu)件4，以及電接口6。在另一步驟S2中，通過電接口6連接多個(gè)模塊化功率組件單元1。

為了適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍，可以基于功率轉(zhuǎn)換器的所需功率范圍確定一些模塊化功率組件單元1。通過使用并聯(lián)的多個(gè)模塊化功率組件單元1，可以很容易地適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍。

另外，可以選擇提供不同功能的單獨(dú)的模塊化功率組件單元1以便構(gòu)造所需功率轉(zhuǎn)換器，例如，逆變器、整流器或不間斷電源等等。

總而言之，本發(fā)明提供了一種通過模塊化功率組件設(shè)計(jì)構(gòu)造功率轉(zhuǎn)換器的概念。可以通過合并多個(gè)模塊化功率組件單元1來分別適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的功能和功率范圍。為了適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的功率范圍，可以并聯(lián)合并多個(gè)模塊化功率組件單元1。