[发明专利]在功率和频率上可缩放的逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提供在功率和频率上可缩放的逆变器输出信号的逆变器。

背景技术

提供具有限定的频率或功率的电流或电压信号在许多技术应用中是重要的。典型地使用逆变器的电路的例子是感应加热装置和感应炉。在市面上可以获得用于感应加热设备的逆变器或者反向变换器并且提供有各种变型的形式。例如，德国GH-Induktion公司提供基于IGBT和MOSFET的逆变器。在一定范围内可缩放的频率逆变器也有销售。（例如由EMA Indutec GmbH公司销售的设备）。该设备在高电压情况下的制造费用越来越高。成本、开关损耗和体积是目前努力改善的方面。例如在出版物DE 39 10 118 A1、DE 103 61 458 A1、DE 10 20040 21 217 A1和DE 10 2006 032 640 A1中描述了对逆变器的技术改进。

存在对频率上可缩放的逆变器的需求，该逆变器是低开销的并且可以用于高电流和高电压。

发明内容

该技术问题通过独立权利要求中限定的并且通过从属权利要求进一步形成的逆变器得以解决。

根据本发明的逆变器提供了频率上可缩放的输出信号（例如交变电流或交变电压）。为了产生这种输出信号，将信号叠加成具有针对逆变器输出信号预给定的频率值的信号。在此涉及例如相同的信号（例如脉冲频率或振荡信号）。这些信号借助中央控制装置在时间上偏移（例如借助相位偏移），使得在叠加时形成具有所期望的或所设定的频率的输出信号。该控制装置可以为此被构建为引发生成具有可调节的频率的叠加的信号。具有针对逆变器输出信号预给定的频率值的信号要么已是逆变器输出信号要么被用于生成逆变器输出信号（输出信号的生成例如借助对利用叠加产生的信号的合适变换）。

根据本发明的逆变器因此也允许低开销地产生具有高频率的输出信号。

根据本发明主题的一个改进方案，该逆变器包括多个逆变器单元。逆变器于是被构建为将逆变器单元的信号链接（例如叠加或组合）以生成逆变器输出信号。优选地，逆变器单元分别形成为利用变压器（隔离变压器）来保护电子装置，使得实现电流隔离或去耦，以便改进对电磁干扰的安全性。

此外，逆变器包括中央冷却装置，借助冷却装置对各个逆变器单元进行冷却。

逆变器单元例如可以按并联电路或串联电路或级联方式来布置。

低开销地构建根据本发明的逆变器。该逆变器由各个逆变器元件组成，所述逆变器元件针对较低频率或功率来设计。具有较低要求的各元件构成的结构能够实现提供一种逆变器，其避免了具有相应高要求的传统逆变器的开销和负荷。该逆变器能够实现在宽频域中进行缩放。这通过如下方式而变得清楚：理论上最低的频率通过逆变器元件的下频率边界给定，与之相对，最高频率通过逆变器元件的最高频率与逆变器元件的输出信号的最大数目相乘。在此，各逆变器单元优选也可以在频率方面进行缩放。

在逆变器单元的第一实施形式或布置的过程中，逆变器被构建为将逆变器单元的输出信号叠加为逆变器输出信号。控制装置于是为此被构建为通过输出信号的时间偏移来引发将输出信号叠加成具有预给定的频率值的逆变器输出信号。逆变器输出信号于是通常具有比逆变器单元的输出信号更高的频率。该实施形式可以具有用于将逆变器单元的输出信号叠加的（可能为附加的）隔离变压器。此外可以设置针对逆变器单元的输出信号的频率调节。

在逆变器单元的第二实施形式或布置的范围中，逆变器根据逆变器单元的级联来构建。控制装置于是为此被构建为在逆变器单元中的至少一个逆变器单元内通过时间偏移以及随后的信号叠加来产生逆变器单元的具有预给定的频率值的输出信号。

根据本申请的主题的一个改进方案，控制装置为此被构建为通过确定或激活（例如用于逆变器的输出信号的多个）逆变器单元来实现对逆变器的输出功率或输出频率的控制。在逆变器单元的上面所表述的第一实施形式或布置中，通过逆变器单元的数目来确定叠加的信号的数目（例如接入或断开为生成逆变器输出信号所使用的逆变器单元）（每个逆变器单元一个信号）。输出频率在要叠加的信号的给定的信号频率的情况下直接与多少信号以何种时间偏移来叠加有关。也就是说，通过所使用逆变器单元的数目可以影响输出频率。此外，可以设置对逆变器单元的信号频率的控制装置，使得在此给出另一控制参数。

在逆变器单元的第二实施形式或布置的范围中，可以设置的是，逆变器单元在两个状态（激活或去活）之间切换，其中在第一状态中实现信号变换，而在第二状态中逆变器单元对输出信号没有影响。

附图说明