[发明专利]变流器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的变流器电路、一种电路板和一种电动机。

背景技术

在机动车驱动系统中用于为电动机的电机绕组供应电能的变流器电路例如由Lukas Lamberts等人于2010年9月08至09在Aschaffenburg的EMA2010会议中公开的“用于机动车传动的高频变频器”已知。

在此涉及一种被设计用于将电源的直流电压转换成多个交流电压的电路。在串连的子模块中产生各个交流电压，直流电压的一部分在输入端一侧分别在这些子模块处下降。在子模块内部，分别通过作为逆流器工作的单相全桥将直流电压的相应部分转换成能够提供给电机绕组中一个的交流电压。单相全桥包括两个单相半桥，它们被分别设计用于产生交流电压相位，从而使两个交流电压相位相加形成单相的交流电压。

在各个子模块的输入端处下降的分电压在通过全桥逆变之前通过升压变换器增高。升压变换器包括串联连接在电源和全桥的串联电路之间的电感件以及每个子模块中的输入端半桥。全桥和半桥在子模块内部连接在直流电压一侧。

一个中间回路电容器并联于全桥并且并联于在每个子模块中的输入端半桥，它能够中间存储电能，例如来自电机绕组的无功功率流的电能。

发明内容

本发明的目的在于，改进已知的变流器电路。

该目的通过独立权利要求所述的特征得以实现。优选的改进方案是从属权利要求的对象。

本发明提出，在前面所述类型的变流器电路的每个子模块中，用于引导电功率的线路分为多个彼此并联的电流路径。

本发明由此出发，即在前面所述类型的变流器电路的子模块中，单个部件通过线路与一个唯一的电流路径相连。但是在这唯一的电流路径上可能会出现电容限制点，即所谓的瓶颈(Bottelnecks)，其不仅确定了可传输的最大功率，而且这些电容限制点在故障情况时对其他电子部件产生负面影响的危险通常最大。

因此在子模块和所连接的电负载之间的接触点处可能出现电流集中，因为在该接触点改变了子模块和电负载之间的电线路阻抗。电流集中会对子模块的功能性产生负面影响，并且在极端情况下导致全部电路布置出故障。

相反地，本发明提出，电功率并不是分布在唯一的电流路径上，而是分布在多个彼此并联的电流路径上。以这种方式，电流在电容限制点处并不是只分配到唯一的电流路径上，由此最终可以避免高电流集中，一个电流路径中有问题的电容限制点的负面影响不会必然导致对子模块中其余电流路径的负面影响。

因此本发明提供一种变流器电路，其包括至少两个串联的子模块，这些子模块通过电感器从提供直流电压的电源中获取电功率。在此，每个子模块在输入侧具有单相半桥，并且在负载侧具有单相全桥，并且半桥和全桥连接在直流电压侧，并且与它们并联有中间电路电容器。根据本发明，在每个子模块中至少一个电线路由多个彼此并联的电流路径组成。

通过在每个子模块中的一个线路上使用多个电流路径，与可能使用一个唯一的电流路径相比，降低了电流路径上的错误对相应子模块产生负面影响的危险，因此可以降低有问题的情况下的故障风险。由此不仅提高了子模块的使用年限，也降低了子模块的故障风险，并且进而降低了变流器电路的故障风险。

在本发明的特别的改进方案中，全桥由与电流路径数量相等的单个全桥组成，并且每个电流路径引导通过这些单个全桥中的一个。换句话说，在所说明的变流器电路的子模块中，为每个电流路径提供额外的全桥电路，其将电功率从全桥输入端运输到全桥输出端。该改进方案基于如下考虑，即将全桥的开关通常实施为半导体开关。该开关具有确定的饱和电流，因此限制了可以引导通过全桥的功率。通过并联多个半导体开关可以提高半导体开关的总布置的饱和电流。但是该并联电路的开关中的一个出故障，就会影响通过并联电路的剩余开关的电流流动，这可以导致，在故障情况下，剩余的开关会在能妨碍或者甚至使其损坏的条件下运行。但是也可以通过为每个电流路径提供独有的全桥并且进而为每个开关提供独有的电流路径，由此降低此类负面影响的风险。

在本发明的一个优选改进方案中，电负载的各一个电流路径能连接至每个单个全桥的输出端。换句话说，来自负载的单个电流路径例如是电线形式，它们为了触点接通并不聚集在一个唯一的接触点，而是它们单独地与相应子模块的电流路径在全桥的输出端连接。当子模块设计在电路板上时，例如通过使导线贯穿电路板并且与其相焊接可以这样实现上述情况。