Силовая цепь электрического силового преобразователя

 

Описана силовая цепь электрического силового преобразователя, в котором постоянный ток преобразуется в переменный и в котором имеются полупроводниковые модули и соединительные плоские шины, которые по отношению к полупроводниковому модулю по мере удаления от него расположены в следующем порядке: положительная шина, шина переменного тока, минусовая шина или минусовая шина, шина переменного тока, плюсовая шина. Такая конструкция обеспечивает снижение индуктивности схемы соединений электрического силового преобразователя и позволяет, когда соответствующие шины крепятся к выводам полупроводникового модуля болтом, не предусматривать в соседней шине сквозное отверстие для прохода болта и поэтому не принимать специальных мер для изоляции этого места шины. 6 с. и 10 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к силовой цепи электрического силового преобразователя, который с помощью полупроводниковых устройств преобразует постоянный ток в переменный и переменный ток в постоянный и предназначен для промышленного использования в различных целях, в том числе и на железнодорожном транспорте.

В силовой цепи электрического силового преобразователя можно использовать самые различные по конструкции полупроводниковые устройства. Полупроводниковое устройство, используемое в силовой цепи предлагаемого в настоящем изобретении преобразователя, выполнено в виде полупроводникового модуля, у которого вывод или выводы коллектора и вывод или выводы эмиттера расположены на одной и той же стороне модуля и залиты соответствующим герметиком в одно целое с остальными элементами модуля.

В качестве соединительных проводников в силовой цепи электрического силового преобразователя используются обычно длинные и узкие токопроводящие шины или соединительные провода, как это описано в JP 1-160373 (1989).

Из-за большой индуктивности схемы соединений в таких силовых цепях возникает серьезная проблема, заключающаяся в резком возрастании, или броске, тока и напряжения при включении и выключении полупроводникового устройства.

Для защиты полупроводникового устройства от таких бросков тока и напряжения к нему приходиться подключать имеющее большую емкость сглаживающее устройство, которое, как очевидно, увеличивает габариты аппаратуры.

Одним из известных способов снижения индуктивности схемы соединений является использование специальной схемы соединений, которую иногда называют схемой с параллельными плоскими пластинчатыми шинами и в которой шины с противоположным направлением течения тока расположены рядом друг с другом.

Преимущество такой схемы соединений с параллельными плоскими пластинчатыми шинами состоит в том, что изменения магнитного потока в шинах с противоположным направлением течения тока взаимно компенсируют друг друга и не проявляются на выходе схемы.

Различные способы выполнения таких электрических соединений раскрыты в JP 7-131981 (1995), 9-47036 (1997), 6-327266 (1994), 7-245951 (1995) и 9-70184 (1997).

В описанных в этих публикациях электрических соединениях с пониженной индуктивностью, расположенные рядом друг с другом плоские пластинчатые шины, образующие схему соединений с параллельными плоскими пластинчатыми шинами, отделены друг от друга слоем изоляции.

В таких схемах соединений обычно используются крепежные элементы или болты, соединяющие выводы полупроводникового устройства с соответствующими шинами, для установки которых в плоских шинах и в слоях изоляции необходимо выполнять сквозные отверстия.

Для надежной изоляции такого соединительного болта, которая зависит от величины зазора между болтом и внутренней поверхностью отверстия в шине, диаметр этого отверстия должен быть достаточно большим. Уменьшение ширины шины при увеличении диаметра отверстия сопровождается повышенной концентрацией тока в этом месте шины и не позволяет обеспечить необходимую величину импеданса в таких местах схемы.

При нанесении изоляции на внутреннюю поверхность отверстия его диаметр можно уменьшить, однако при этом для изоляции определенного сечения проводника приходиться не только усложнять конструкцию самого проводника, но и использовать для этого специальный изоляционный материал.

С другой стороны, известно, что индуктивность схемы соединений можно уменьшить в известных пределах и за счет уменьшения расстояния между соседними электрическими проводниками. Известно, в частности, что при уменьшении расстояния между проводниками с 10 до 1 см индуктивность схемы соединений снижается весьма значительно, однако при уменьшении расстояния между проводниками с 1 см до 1 мм индуктивность схемы соединений практически не меняется.

Иными словами, для снижения индуктивности схемы соединений за счет уменьшения расстояния между проводниками это расстояние не нужно уменьшать в максимально возможной степени, а достаточно уменьшить его, в частности, до толщины изолирующей пластины.

В описанных в JP 4-133669 (1992) и 6-225545 (1994) конструкциях, в которых используется плоский соединительный проводник без отверстия под соединительный болт, упомянутая выше проблема, связанная с необходимостью изоляции сквозного отверстия, отсутствует, при этом, однако возникает другая проблема, обусловленная необходимостью изгиба проводника.

В JP 6-225545 (1994) упоминается также о наличии между электрическими проводниками не пропускающей электрический ток керамики, возможность применения которой весьма ограничена.

В JP 5-292756 (1993), 6-38507 (1994) и 9-117126 (1997) описан еще один способ снижения индуктивности схемы соединений полупроводниковых устройств силовой цепи с емкостным фильтром или фильтрами.

В этих заявках описана схема соединений с параллельными плоскими шинами, в которой вывод полупроводникового устройства соединяется с электрическим проводником через отверстие в изолирующем слое, который отделяет одни электрические проводники от других.

Однако в конструкции, имеющей упомянутое выше сквозное отверстие, для того, чтобы расстояние от электрического проводника со сквозным отверстием до вывода полупроводникового устройства, соединенного с другим электрическим проводником через сквозное отверстие, могло обеспечить необходимую изоляцию проводников, это отверстие должно быть достаточно большим. При большом диаметре отверстия в суженном месте проводника, где выполнено это отверстие, происходит концентрация тока, которая требует решения достаточно сложной задачи, связанной с тем, что импеданс на этом участке схемы должен иметь вполне определенное значение.

При нанесении изоляции на внутреннюю поверхность сквозного отверстия его диаметр можно уменьшить, однако при этом для изоляции определенного сечения проводника приходиться и усложнять конструкцию самого проводника, и использовать для этого специальный изоляционный материал.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача снизить индуктивность электрического соединения и создать имеющую простую конструкцию силовую цепь электрического преобразователя мощности.

Задачей настоящего изобретения является также снижение индуктивности схемы соединений, соединяющей емкостной фильтр или фильтры с полупроводниковыми устройствами силовой цепи.

Предлагаемое в настоящем изобретении решение позволяет использовать в силовой цепи малогабаритное сглаживающее устройство или же вообще отказаться от использования такого устройства, которое можно считать необязательным для использования.

Указанные выше задачи решаются согласно изобретению с помощью силовой схемы, особенности выполнения которой описаны ниже.

Предлагаемая в изобретении силовая схема электрического силового преобразователя содержит по крайней мере два полупроводниковых модуля для одной фазы переменного тока, плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), соединяющий коллекторный вывод (ПК-вывод) одного из полупроводниковых модулей с плюсовой клеммой силового источника постоянного тока, минусовый электрический проводник (электрический М-проводник), соединяющий эмиттерный вывод (ПЭ-вывод) одного из полупроводниковых модулей с минусовой клеммой силового источника постоянного тока, и электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник), соединяющий эмиттерный вывод (ПЭ-вывод) одного из полупроводниковых модулей и коллекторный вывод (МК-вывод) другого полупроводникового модуля с линией переменного тока, при этом плюсовый электрический проводник, минусовый электрический проводник и электрический проводник переменного тока выполнены в виде плоских шин, которые, будучи изолированными друг от друга, крепятся к модулям в определенном порядке, который определяется расположением выводов полупроводниковых модулей, и в этой силовой схеме при расположении коллекторного вывода (ПК-вывод), эмиттерного вывода (ПЭ-вывод), второго коллекторного вывода (МК-вывод) и второго эмиттерного вывода (МЭ-вывод) полупроводниковых модулей в одну линию в такой последовательности плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник) и минусовый электрический проводник (электрический М-проводник) располагаются относительно полупроводниковых модулей в такой или обратной последовательности.

В выполненной таким образом силовой схеме при соединении одного электрического проводника с выводом полупроводникового модуля с помощью болта в другом электрическом проводнике сквозное отверстие можно не предусматривать.

В настоящем изобретении предлагается также конструкция силовой схемы силового электрического преобразователя с несколькими объединенными друг с другом полупроводниковыми модулями, в которой имеется плюсовая клемма и минусовая клемма, через которые схема соединена с линией постоянного тока, и клемма переменного тока, через которую схема соединена с линией переменного тока, и емкостной фильтр или фильтры, включенный в схему между плюсовой клеммой и минусовой клеммой через плюсовый электрический проводник и минусовый электрический проводник, и в которой плюсовый электрический проводник и минусовый электрический проводник выполнены в виде плоских пластинчатых шин с соединительными участками, расположенными в их противоположных углах, плюсовый электрический проводник и минусовый электрический проводник расположены параллельно друг другу и линии тока, соединяющие клеммы плюсового электрического проводника, пересекают друг друга, одни из клемм плюсового электрического проводника и минусового электрического проводника соединены с емкостным фильтром или фильтрами, а другие клеммы плюсового электрического проводника и минусового электрического проводника соединены соответственно с плюсовой и минусовой клеммами силовой схемы.

Ниже изобретение более подробно поясняется описанием примеров нескольких вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны: на фиг. 1 - вид сбоку первого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя, на фиг. 2 - электрическая схема одной из фаз силового преобразователя, конструктивное выполнение которой показано на фиг.1, на фиг. 3А, 3Б, 3В - изображения плюсового электрического проводника, электрического проводника переменного тока и минусового электрического проводника силового преобразователя, показанного на фиг.1, на фиг. 4А, 4Б - виды сбоку второго варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя, на фиг. 5А, 5Б - виды сбоку и сверху третьего варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя, на фиг. 6А - вид сверху четвертого варианта предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя, на фиг.6Б - вид сбоку силового преобразователя по фиг.6А, на фиг.6В - вид силового преобразователя по фиг.6А с другой стороны, на фиг. 7 - электрическая схема одной из фаз трехуровневого электрического силового преобразователя,
на фиг.8А - вид сверху пятого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя, на котором изображена одна из фаз трехуровневого электрического силового преобразователя, вид сбоку которого с разных сторон показан на фиг. 8Б и 8В,
на фиг. 9А, 9Б, 9В - изображение минусового электрического проводника, второго находящегося под промежуточным напряжением электрического проводника, плюсового проводника, первого находящегося под промежуточным напряжением электрического проводника и находящегося под промежуточным напряжением электрического проводника,
на фиг. 10А, 10Б - вид спереди и вид сбоку шестого варианта выполнения предлагаемого в настоящем изобретении силового преобразователя,
на фиг. 11А, 11Б - изображение распределения тока в плюсовом электрическом проводнике 72 и минусовом электрическом проводнике 73 в силовом преобразователе по фиг.10А, 10Б,
на фиг. 12 - изображение плюсового электрического проводника 25 и минусового электрического проводника 35, выполненных по седьмому варианту, и
на фиг. 13А, 13Б - изображение распределения тока в плюсовом электрическом проводнике 25 и минусовом электрическом проводнике 35, которые показаны на фиг.12.

Указанные выше чертежи используются для описания различных вариантов выполнения изобретения. Во всех этих вариантах в полупроводниковом модуле используется биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ). Помимо такого транзистора в полупроводниковом модуле в предлагаемых в изобретении силовых преобразователях можно использовать и другие транзисторы, например, транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (МОП-структурой) или другой биполярный транзистор.

На фиг. 1, иллюстрирующей первый вариант выполнения предлагаемого в изобретении электрического силового преобразователя, показан вид сбоку конструкции одной из его фаз.

Позицией 1 на этом чертеже обозначен плюсовый БТИЗ-модуль, позицией 2 обозначен минусовый БТИЗ-модуль, позицией 3 обозначен плюсовый электрический проводник (называемый в дальнейшем П-проводником), позицией 4 обозначен проводник переменного тока (называемый в дальнейшем ПТ-проводником), позицией 5 обозначен минусовый проводник (называемый в дальнейшем М-проводником), позициями 6-9 обозначены болты, а позициями 10-13 обозначены распорные втулки выводов.

Коллекторный вывод БТИЗ-модуля 1 обозначен как ПК, а его эмиттерный вывод - как ПЭ. Аналогичным образом коллекторный и эмиттерный выводы БТИЗ-модуля 2 обозначены как МК и МЭ соответственно.

В этом варианте плюсовый и минусовый БТИЗ-модули одной фазы силового преобразователя соединены с электрическими проводниками по схеме, показанной на фиг.2, а их коллекторные и эмиттерные выводы лежат на одной линии.

На фиг.2 показана электрическая схема одной фазы электрического преобразователя, который работает либо как инвертор и преобразует постоянный ток в переменный, либо как выпрямитель и преобразует переменный ток в постоянный.

В показанной на фиг.2 схеме плюсовый электрический проводник 3 соединен с положительным полюсом источника постоянного тока (и с показанным на фиг.2 емкостным фильтром 71) и с ПК-выводом БТИЗ-модуля 1, электрический проводник 4 переменного тока соединен с не показанной на схеме линией переменного тока и с ПЭ-выводом БТИЗ-модуля 1 и с МК-выводом БТИЗ-модуля 2, а минусовой электрический проводник 5 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока (и соответственно с показанным на фиг. 2 емкостным фильтром 71) и с МЭ-выводом БТИЗ-модуля 2.

Электрический проводник, который на фиг.1 расположен ближе к БТИЗ-модулям 1 и 2, условно называется нижним слоем схемы соединений, а проводник, расположенный на максимальном расстоянии от них, называется верхним слоем схемы соединений.

В электрическом преобразователе, показанном на фиг. 1, в нижнем слое расположен плюсовый электрический проводник 3, который соединен с ПК-выводом БТИЗ-модуля 1 через болт 6 и распорную втулку 10.

В этом устройстве болт 6 и распорная втулка 10 являются электрическими проводниками и должны обеспечивать не только электрическое соединение ПК-вывода модуля с плюсовым электрическим проводником 3, но и механическое крепление этого плюсового электрического проводника 3.

Непосредственно над плюсовым электрическим проводником 3 расположен электрический проводник 4 переменного тока. При этом расстояние между плюсовым электрическим проводником 3 и электрическим проводником 4 переменного тока больше высоты головки болта 6.

Такое расположение электрического проводника 4 переменного тока исключает необходимость выполнения в нем отверстия под болт 6.

Электрический проводник 4 переменного тока электрически и механически соединен с ПЭ-выводом БТИЗ-модуля 1 болтом 7 через распорную втулку 11 и с МК-выводом БТИЗ-модуля 2 болтом 8 через распорную втулку 12.

Минусовый электрический проводник 5 расположен над электрическим проводником 4 переменного тока выше головок болтов 7 и 8 и электрически и механически соединен с МЭ-выводом БТИЗ-модуля 2 болтом 9 через распорную втулку 13.

Такое расположение минусового электрического проводника 5 исключает необходимость выполнения в нем отверстий под головки болтов 7 и 8.

В электрическом преобразователе, показанном на фиг. 1, использован следующий, начиная от нижнего слоя схемы, порядок расположения электрических проводников: плюсовый электрический проводник 3, электрический проводник 4 переменного тока и минусовый электрический проводник 5.

Следует также заметить, что с точки зрения снижения индуктивности схемы соединений такой же эффект может быть получен и при другом взаимном расположении образующих ее электрических проводников, т.е. при расположении в нижнем слое схемы минусового электрического проводника 5, в промежуточном слое - электрического проводника 4 переменного тока, а в верхнем слое - плюсового электрического проводника 3.

При этом, однако, необходимо учитывать, что расположение в верхнем слое схемы соединений плюсового электрического проводника 3 легко может привести при попадании на этот проводник постороннего предмета к короткому замыканию схемы.

Поэтому с этой точки зрения в самом верхнем слое схемы предпочтительно расположить не плюсовый, а минусовый электрический проводник 5.

В электрическом преобразователе, показанном на фиг.1, электрические проводники 3, 4, 5 выполнены в виде плоских шин, а выводы БТИЗ-модулей 1 и 2 расположены на их верхней стороне.

Очевидно, что из нескольких размещенных рядом друг с другом практически без зазора поперечно ориентированных преобразователей, изображенных на фиг. 1, можно собрать многофазный силовой электрический преобразователь очень небольшого размера.

На фиг.3А, 3Б, 3В показана форма электрических проводников 3, 4, 5, используемых в преобразователе, изображенном на фиг.1 (в плане с той стороны модулей, на которой расположены их выводы). Все эти проводники выполнены в виде плоских шин с отверстиями 32, 42, 43, 52 под болты 6-9, которыми они крепятся к соответствующим выводам БТИЗ-модулей.

Кроме того, в верхней части электрических проводников 3, 4, 5 имеются выходные клеммы соответственно 30, 40 и 50 с отверстием под соединительный болт, с помощью которых соответствующий проводник соединяется с не показанной на чертеже внешней схемой.

Предлагаемая в этом варианте изобретения силовая цепь, схема соединений которой образована параллельными плоскими пластинчатыми электрическими проводниками 3, 4, 5, обладает по сравнению с обычной силовой цепью, схема соединений которой образована длинными и узкими проводниками, существенно меньшей индуктивностью.

Кроме того, из-за отсутствия в электрических проводниках 4, 5 сквозных отверстий под головки болтов 6, 7, 8 дополнительная изоляция этих участков проводников становится излишней.

Электрические проводники 3, 4, 5 очень просты по конструкции, т.к. вырубаются из плоской пластины, в которой сверлится крепежное отверстие, по этой причине имеют низкую стоимость изготовления и существенно облегчают процесс сборки преобразователя.

Следует также обратить внимание и на то, что в предлагаемом преобразователе выходные клеммы всех электрических проводников (электрического М-проводника, электрического П-проводника и ПТ-проводника) расположены, если смотреть на них сверху, начиная слева, в определенном порядке относительно друг друга, как это показано на фиг.3.

Расположенные в такой схеме рядом и друг против друга выходные клеммы электрических М- и П-проводников позволяют значительно снизить индуктивность схемы и обеспечить необходимую стабилизацию тока.

В рассмотренном выше и показанном на фиг.1 варианте предлагаемого в изобретении преобразователя между соответствующими плоскими шинами, образующими электрические проводники схемы соединений, имеется определенный зазор, который обеспечивает необходимую изоляцию проводников друг от друга и который можно регулировать изменением высоты распорных втулок 10, 11, 12 и 13 и заполнять соответствующим изолирующим материалом.

На фиг.4 изображен другой вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении преобразователя. При этом на фиг.4А показан вид его сбоку, а на фиг. 4Б показана форма электрического проводника 4 переменного тока, который используется в этом преобразователе.

Основное отличие этого преобразователя от преобразователя, выполненного по первому варианту, заключается в расположении выходной клеммы проводника 4, которая в отличие от выходных клемм плюсового электрического проводника 3 и минусового электрического проводника 5 направлена поперек продольной оси преобразователя.

В этом преобразователе электрические проводники 3 и 4 расположены в одном и том же слое схемы соединений, а электрический проводник 5 расположен над ними.

По сравнению с первым вариантом электрические проводники 3 и 5 расположены ближе друг к другу, что еще больше уменьшает индуктивность схемы соединений. При этом одновременно уменьшается и высота всего преобразователя.

Как показано на фиг.4Б, выходная клемма электрического проводника 4 в этом варианте преобразователя выходит за его правый (или левый) край.

При сборке из нескольких показанных на фиг.4А преобразователей, у которых выходные клеммы электрических проводников 3 и 5 выходят за его верхний, а выходная клемма электрического проводника 4 выходит за правый или за левый край многофазного электрического силового преобразователя, такой преобразователь в поперечном направлении будет иметь относительно большой размер, поскольку в собранном преобразователе между соседними модулями в поперечном направлении должны располагаться выходные клеммы проводников 4.

Поэтому такая конструкция может оказаться целесообразной только в тех случаях, когда габариты преобразователя в поперечном направлении не ограничены, а его высоту и индуктивность схемы соединений нужно уменьшить.

На фиг.5А показан вид сбоку третьего варианта выполнения предлагаемого в изобретении преобразователя, а на фиг.5Б этот преобразователь показан в плане.

В рассмотренных выше первом и втором вариантах коллекторные и эмиттерные выводы БТИЗ-модулей 1, 2 расположены на одной линии.

В третьем варианте предлагаемого преобразователя коллектор БТИЗ-модуля 1 расположен в виде сверху справа, а эмиттер этого модуля расположен слева и коллектор нижнего БТИЗ-модуля 2 расположен слева, а его эмиттер расположен справа, при этом очевидно, что с точки зрения взаимного расположения и сами модули, и их коллекторы и эмиттеры можно поменять местами.

При такой компоновке БТИЗ-модулей все выходные клеммы соединительных электрических проводников можно расположить на одной и той же стороне преобразователя, при этом электрические проводники 3 и 4 можно расположить в одном и том же слое, а электрический проводник 5 расположить над ними и изготовить преобразователь с двухслойной схемой соединений очень небольшой толщины. Такая конструкция позволяет одновременно уменьшить индуктивность схемы соединений.

По сравнению с преобразователем, выполненным по первому варианту и показанным на фиг. 1, преобразователь, выполненный по этому варианту, имеет больший размер в поперечном направлении, но одновременно меньший размер в продольном направлении.

На фиг. 6А, 6Б, 6В (сверху, спереди и сбоку) показан преобразователь, выполненный по четвертому варианту настоящего изобретения.

Показанный на этих чертежах преобразователь состоит из трех отдельных собранных из БТИЗ-модулей (по одному на каждую фазу U, V, W), которые установлены на отводящей тепло пластине 101 и вместе с емкостным фильтром 71 образуют силовую цепь трехфазного силового преобразователя.

Каждая фаза этого трехфазного преобразователя имеет модульную конструкцию и состоит из трех соединенных параллельно БТИЗ-модулей, электрическая схема которого показана на фиг.2.

С целью более наглядно пояснить всю схему соединений проводников в той части преобразователя, которая образует фазу U, сверху показан плюсовый электрический проводник 3, а минусовый электрический проводник 5 и проводник 4 переменного тока условно не показаны, в той части преобразователя, которая образует фазу V, сверху показан электрический проводник 4 переменного тока, а условно не показан минусовый проводник 5, а в той части, которая образует фазу W, сверху показан минусовый электрический проводник 5.

Кроме того, показанный на фиг. 6Б емкостной фильтр 71, расположен против минусового электрического проводника 5, а его плюсовая и минусовая клеммы соединены с минусовым проводником 5 и плюсовым проводником 3 шинами 72, 73, отделенными друг от друга изоляционной прокладкой 104.

Отличия этого варианта выполнения изобретения от первого, второго и третьего состоят в следующем.

(1) На одном из концов плоских пластинчатых электрических проводников 3, 4, 5 имеются вырезы (3s-5s) определенной глубины и отогнутые лапки (3f-5f) определенной длины. Кроме того, на конце каждой такой лапки имеется клемма, которая болтом соединяется с соответствующим выводом БТИЗ-модуля.

(2) Расстояние между электрическими проводниками 3, 4, 5 определяется высотой их отогнутых лапок, и при этом в нижнем слое схемы соединений расположен плюсовый проводник 3, в среднем - минусовый проводник 4, а в верхнем - проводник 5 переменного тока.

(3) Выходная клемма плюсового проводника 3 расположена в его средней части, выходная клемма минусового проводника 4 расположена справа, а выходная клемма проводника 5 переменного тока распложена соответственно слева.

(4) Между электрическими проводниками 3 и 4 и 4 и 5 расположены изоляционные прокладки 14, 15.

Указанные выше отличия (1) и (2) этого варианта от показанного на фиг.1, которые требуют изгиба проводников, исключают необходимость в использовании распорных втулок и позволяют уменьшить количество деталей, необходимых для изготовления такого преобразователя.

Кроме того, наличие в проводниках 3-5 вырезов 3s, 4s, 5s, расположенных между соседними выводами БТИЗ-модулей, позволяет обеспечить выравнивание протекающих через выводы БТИЗ-модулей токов. При параллельном соединении БТИЗ-модулей и большом количестве выводов, как это показано на фиг.6А, 6Б, 6В, выравнивание протекающих через них токов имеет существенное значение.

Разная индуктивность каждого вывода приводит к разной величине протекающего через них тока. Если, например, говорить об электрическом проводнике 3, то протекающий через него ток определяется сопротивлением БТИЗ-модуля 1 и сопротивлением самого проводника 3.

Иными словами, ток в этой цепи протекает в направлении 3f --> 3 --> 3f --> внутренняя цепь БТИЗ-модуля 1.

При наличии выреза 3s общая длина этой цепи, по которой течет ток, возрастает и одновременно возрастает ее индуктивность, в результате чего величина тока снижается, что позволяет обеспечить необходимое равенство токов в соединенных параллельно элементах схемы.

То же самое, как очевидно, относится и к электрическому проводнику 4 переменного тока, и к минусовому проводнику 5.

Указанные выше отличия (2) и (3), которые касаются того, что плюсовый электрический проводник 3 расположен в самом нижнем слое схемы соединений, позволяют выполнить этот проводник самым коротким из всех соединительных проводников. При этом минусовый проводник 5 наоборот имеет самую большую из всех проводников длину.

При расположении проводника 3 в самом нижнем слое схемы соединений, когда расстояние между его выходной клеммой и выводом БТИЗ-модуля мало, любая незначительная разница в длине участков затрудняет выравнивание протекающих через них токов.

Для выравнивания токов, протекающих через соединенные параллельно элементы схемы, выходную клемму соответствующего проводника предпочтительно расположить в его средней части.

Выходная клемма плюсового проводника 3 и выходная клемма минусового проводника 5 расположены в непосредственной близости друг от друга, что позволяет свести к минимуму возникающую в схеме соединений при переключении БТИЗ-модуля 1 или 2 индуктивность.

Кроме того, очевидно, что такого же эффекта можно добиться, если выходные клеммы проводника, расположенного в среднем слое, и выходные клеммы проводника, расположенного в верхнем слое, поменять местами справа налево.

При другом расположении проводников с минусовым электрическим проводником, расположенным в нижнем слое схемы соединений, а плюсовым электрическим проводником, расположенным в ее верхнем слое, для выравнивания токов в средней части следует расположить выходную клемму нижнего проводника.

Благодаря наличию изолирующей прокладки, о которой при рассмотрении отличий различных вариантов сказано выше в (4), в данном варианте в отличие от первого и второго вариантов расстояние между соответствующими проводниками не должно быть больше высоты головки болтов 6а-9с, которые используются для крепления шин к выводам модулей, что позволяет, уменьшив расстояние между шинами, снизить индуктивность схемы соединений.

Рассмотренные ниже схема и конструкция трехуровневого инвертора иллюстрируют конкретный пример применения предлагаемой в изобретении силовой цепи.

Трехуровневый инвертор представляет собой электрический силовой преобразователь, который предназначен для инверсии или преобразования постоянного тока в переменный и имеет три уровня плюсового, минусового и промежуточного потенциала (П, М, Пр) емкостного делителя напряжения, соединенного параллельно с источником постоянного тока, который на схеме одной фазы преобразователя, изображенной на фиг.7, не показан.

Конструкция силовой цепи одной из фаз трехуровневого инвертора, электрическая схема которой изображена на фиг.7, показана на фиг.8.

Схема соединений отдельных элементов этой силовой цепи показана, как уже было сказано выше, на фиг.7.

На этой схеме показаны плюсовый емкостной фильтр 210 и минусовый емкостной фильтр 211, которые соединены друг с другом последовательно.

К точке П плюсовой шины емкостного фильтра 210 последовательно подключены БТИЗ-модули 201, 202, 203, 204.

Каждый из этих БТИЗ-модулей 201, 202, 203, 204, как и в варианте, показанном на фиг.6, имеет три группы коллекторных и эмиттерных выводов.

В схеме имеется также плюсовый фиксирующий диод 205, включенный между нулевой точкой Пр, расположенной между емкостными фильтрами 210 и 211, и точкой, в которой БТИЗ-модули 201 и 202 соединены друг с другом, и минусовый фиксирующий диод 206, включенный между точкой Пр и точкой, в которой соединены друг с другом БТИЗ-модули 203 и 204.

Плюсовый электрический проводник 3 соединяет точку П с коллекторным выводом ПК1 БТИЗ-модуля 201, проводник 4 переменного тока соединяет эмиттерный вывод ПЭ2 БТИЗ-модуля 202 и коллекторный вывод МК3 БТИЗ-модуля 203 с не показанной на схеме нагрузкой, а минусовый проводник 5 соединяет эмиттерный вывод МЭ4 БТИЗ-модуля 204 с точкой М.

Электрический проводник 207 соединяет эмиттерный вывод ПЭ1 БТИЗ-модуля 201 и коллекторный вывод ПК2 БТИЗ-модуля 202 с катодом ПДК плюсового фиксирующего диода 205, электрический проводник 208 соединяет эмиттерный вывод МЭ3 БТИЗ-модуля 203 и коллекторный вывод МК4 БТИЗ-модуля 204 с анодом ПДА минусового фиксирующего диода 206, а электрический проводник 209 соединяет точку Пр с анодным выводом ПДА фиксирующего диода 205 и катодным выводом МДК фиксирующего диода 206.

Форма электрического проводника 4 переменного тока, который расположен в верхнем слое схемы, показана на фиг.8, при этом, однако, поскольку проводник переменного тока полностью закрывает нижние электрические проводники, по этому чертежу о форме нижних проводников судить нельзя.

Форма электрических проводников 3, 207, 208 и 5, расположенных в нижних слоях схемы, в принципе показана на фиг.9А, 9Б, а форма электрического проводника 209, расположенного в среднем слое, показана на фиг.9В.

Каждый их этих проводников имеет вырезы, расположенные между БТИЗ-модулями 201-204 и соединенные с ними клеммами проводники, наличие которых позволяет, как и в варианте, показанном на фиг.6, обеспечить необходимое равенство токов.

Кроме того, проводник 4 имеет большой вырез 49е, который расположен между его клеммой, соединенной с выводом БТИЗ-модуля 202, и клеммой, соединенной с выводом БТИЗ-модуля 203.

В такой конструкции несколько увеличивается длина участков, по которым ток протекает к БТИЗ-модулям 202 и 203, и соответственно несколько возрастает индуктивность схемы на этих участках, при этом, однако, и в этой конструкции можно обеспечить равенство токов, протекающих через выводы БТИЗ-модулей 202 и 203.

В проводниках 207 и 208 предусмотрены окна 2070 и 2080. Назначение этих окон состоит в том, чтобы электрические проводники 207, 208 не касались выводов 2091, 2092 фиксирующих диодов и чтобы к фиксирующим диодам 205, 206 можно было подсоединить проводник 209.

Вместо такого окна в проводнике можно выполнить соответствующие вырезы.

В этом варианте преобразователя выходная клемма 30 проводника 3 расположена в нижнем слое схемы и имеет небольшую длину, а выходная клемма 50 проводника 5, если смотреть со стороны вывода БТИЗ-модулей 201 и 204, расположена, как и в варианте, показанном на фиг.6, в среднем слое схемы, при этом обеспечивается необходимое равенство токов, протекающих через все БТИЗ-модули преобразователя.

С целью уменьшить индуктивность схемы соединений силовой цепи трехуровневого инвертора выходную клемму 30 плюсового электрического проводника 3 и выходную клемму 2090 нулевого электрического проводника 209 или выходную клемму 50 минусового электрического проводника и выходную клемму 2090 нулевого электрического проводника 209 следует расположить как можно ближе друг к другу.

Именно по этой причине, когда, как было сказано выше, выходные клеммы 30 и 50 расположены в средней части соответствующего проводника, выходная клемма 2090 нулевого проводника 209 и располагается между ними.

Такая конструкция не только позволяет сбалансировать токи, но и обеспечить соответствующее снижение индуктивности схемы соединений.

У электрического проводника 4 переменного тока выходная клемма разделена на две клеммы, которые расположены справа и слева от выходных клемм электрических проводников 3, 5. Такая конструкция этого проводника хорошо обеспечивает необходимое равенство токов.

В рассмотренной выше конструкции силовой цепи трехуровневого инвертора при всей ее относительной простоте обеспечивается низкая индуктивность схемы соединений и необходимое равенство токов, протекающих через ее отдельные элементы.

Точно такой же эффект с точки зрения уравновешивания токов можно получить, если выходные клеммы электрического проводника 4 переменного тока расположить между электрическими проводниками 3 и 5, а выходную клемму электрического проводника 209 разделить на две части, расположенные у его левого и правого краев.

Показанные на фиг.6А, 6Б, 6В и 8А, 8Б, 8В БТИЗ-модули с тремя группами коллекторных и эмиттерных выводов лишь иллюстрируют изобретение, возможные варианты выполнения которого могут иметь и другое количество соединенных параллельно БТИЗ-модулей.

Предлагаемая в изобретении силовая цепь будет иметь точно такую же конструкцию и при использовании в ней соединенных параллельно БТИЗ-модулей с одним выводом.

В рассмотренных выше вариантах электрические проводники были выполнены в виде плоских шин, которые очень удобны при использовании предлагаемых преобразователей тока в различных транспортных средствах, в частности, в электромобилях.

Под действием вибраций корпуса автомобиля электрические проводники, используемые в их электрических преобразователях, могут служить источником нежелательного шума и причиной выхода из строя отдельных элементов схемы при их ударе друг о друга.

Увеличение толщины таких плоских соединительных шин снижает, как очевидно, их вибрации, но одновременно увеличивает общий вес преобразователя.

Выполнив на шине канавку (ребро) и установив имеющую отогнутый край шину на изоляционное основание, даже при относительно небольшой толщине шины можно устранить ее вибрации и избежать возникновения нежелательного шума и возможного повреждения отдельных элементов схемы.

В рассмотренном ниже варианте изобретения описана конструкция силовой цепи полупроводникового модуля и емкостного фильтра, схема которой показана на фиг.2.

На фиг. 10А показан вид спереди конструкции одной фазы силовой цепи полупроводникового модуля, показанного на фиг.1 и соединенного с емкостным фильтром, а на фиг.10Б показан вид сбоку этой конструкции.

На этих чертежах показаны плюсовая шина 72, которая соединяет плюсовой электрический проводник 3 с плюсовой клеммой емкостного фильтра 71, минусовая шина 73, которая соединяет минусовой электрический проводник 5 с минусовой клеммой емкостного фильтра 71, клемма 74, через которую плюсовая шина 72 соединена с плюсовой клеммой емкостного фильтра 71, клемма 75, через которую минусовая шина 73 соединена с минусовой клеммой емкостного фильтра 71, клемма 76, через которую плюсовая шина 72 соединена с плюсовым соединительным электрическим проводником 3, и клемма 77, через которую минусовая шина 73 соединена с минусовым электрическим проводником 5.

Минусовая шина 73 выполнена в виде прямоугольной токопроводящей пластины с выступающими расположенными в ее противоположных углах клеммами, одна из которых 75 соединена с минусовой клеммой емкостного фильтра 71, а другая 77 соединена с минусовым электрическим проводником 5.

Плюсовая шина 72 выполнена в виде такой же прямоугольной токопроводящей пластины и повернута на 180^o относительно расположенной над ней минусовой шины 73.

Плюсовая шина 72 таким же способом, как и минусовая шина 73, соединена через клемму 74 с плюсовым выводом емкостного фильтра 71, а через клемму 76 - с плюсовым электрическим проводником 3.

Центральные прямоугольные участки плюсовой шины 72 и минусовой шины 73 расположены параллельно один над другим, а линии, соединяющие их клеммы 75 и 77 и 74 и 76, пересекают друг друга.

При таком расположении клемм и пути тока, протекающего через плюсовую 72 и минусовую 73 шины, пересекают друг друга.

В этой цепи, кроме того, ширина W перекрывающих друг друга участков плюсовой и минусовой шин 72 и 73 больше расстояния L между плюсовой и минусовой клеммами емкостного фильтра 71, а зазор между плюсовой и минусовой шинами 72 и 73 исключает возможность их короткого замыкания. Установив между шинами 72, 73 прокладку из изоляционного материала, этот зазор можно уменьшить.

На фиг.11А, 11Б показано распределение тока, протекающего через плюсовую 72 и минусовую 73 шины. Пути протекания тока в этих шинах изображены на фиг. 11А, 11Б кривыми линиями, и чем меньше расстояние между этими кривыми, тем больше плотность тока на этом участке шины.

Ток в показанной на фиг.11А плюсовой шине течет от клеммы 74, соединенной с плюсовым выводом емкостного фильтра 71, к клемме 76, соединенной с плюсовым электрическим проводником 3.

Ток в показанной на фиг.11Б минусовой шине течет от клеммы 77, соединенной с минусовым электрическим проводником 5, к клемме 75, соединенной с минусовым выводом емкостного фильтра 71.

При этом расстояние между линиями тока и в плюсовой, и в минусовой шинах 72 и 73 по мере удаления от клемм постепенно увеличивается.

Увеличение расстояния между линиями протекающего через проводник тока происходит вследствие того, что электрический ток в одном из проводников 72 стремится пройти через те участки этого проводника, которые расположены против участков с максимальной плотностью тока другого проводника 73, т.е. против одной клеммы 75 проводника 73, которой он соединен с емкостным фильтром 71, и против его другой клеммы 77, которой он соединен с наиболее близко расположенным к БТИЗ-модулям 1, 2 плюсовым проводником 3.

При расширении линий тока в средней части шины индуктивность силовой цепи между емкостным фильтром 71 и полупроводниковым модулем снижается.

Кроме того, из-за того, что токи в плюсовой шине 72 и минусовой шине 73 пересекают друг друга, то создаваемые ими магнитные потоки взаимно компенсируют друг друга, что сопровождается снижением индуктивности схемы соединений.

На фиг. 12, которая схематично иллюстрирует еще один вариант выполнения изобретения, показана конфигурация плюсовой шины 25 и минусовой шины 35, которые соединяют емкостной фильтр с силовой цепью полупроводникового модуля с тремя фазными блоками, при этом соединение емкостного фильтра с одной из фаз полупроводникового модуля в этом варианте осуществляется по схеме, показанной на фиг. 2.

Плюсовая шина 25 имеет выступающие клеммы 74u, 74v, 74w, соединенные с плюсовыми выводами емкостных фильтров 71u-71w соответствующих фазных блоков, и выступающие клеммы 76u, 76v, 76w, соединенные с плюсовыми выводами соответствующих фаз полупроводниковой силовой цепи.

Точно так же и минусовая шина 35 имеет выступающие клеммы 75u, 75v, 75w, соединенные с минусовыми выводами емкостных фильтров 71u-71w соответствующих фазных блоков, и выступающие клеммы 77u, 77v, 77w, соединенные с минусовыми выводами полупроводниковой силовой цепи.

По сравнению с вариантом, показанным на фиг.10, в котором в каждой фазе имеется плюсовая шина 72 и минусовая шина 73, которые расположены между емкостным фильтром соответствующей фазы и полупроводниковой силовой цепью соответствующей фазы, в этом варианте для соединения емкостных фильтров и полупроводниковых силовых цепей всех трех фаз используется только одна плюсовая шина 25 и только одна минусовая шина 35.

На фиг. 13А и 13Б показано распределение тока в показанных на фиг.12 плюсовой шине 25 и минусовой шине 35, при этом на фиг.13А показано распределение тока в плюсовой шине, в которой он течет от клемм 74u, 74v, 74w, которыми она соединена с плюсовыми выводами емкостных фильтров соответствующих фаз, к клемме 76v, которой она соединена с плюсовым электрическим проводником соответствующей полупроводниковой силовой цепи фазы V, а на фиг. 13Б показано распределение тока в минусовой шине, в которой он течет от клемм 77u, 77v и 77w, которыми она соединена с минусовым электрическим проводником соответствующей полупроводниковой силовой цепи фазы U, фазы V и фазы W, к клемме 77v, которой она соединена с минусовым выводом соответствующего емкостного фильтра.

В этом варианте изобретения для соединения соответствующих полупроводниковых силовых цепей в фазах U, V и W с соответствующими емкостными фильтрами используется одна плюсовая шина 24 и одна минусовая шина 35, что уменьшает общее количество деталей силовой цепи.

Кроме того, происходящее в этом варианте такое же, как и показанное на фиг. 11А, 11Б, постепенное увеличение по мере удаления от клемм расстояния между путями токов обеспечивает необходимое снижение индуктивности схемы соединений силовой цепи.

Предлагаемая конструкция шин обеспечивает также выравнивание токов, протекающих в фазах U, V и W электрических силовых преобразователей.

Как уже было отмечено выше, в соответствующих электрических проводниках, используемых в соответствии с настоящим изобретением в силовых электрических преобразователях, нет необходимости выполнять отверстие под головку соединительного болта, и поэтому в таких преобразователях не требуется специально изолировать расположенный в зоне головки болта участок проводника. Тем самым изоляция таких силовых цепей обеспечивается достаточно просто, что повышает надежность всего преобразователя.

При создании электрического силового преобразователя с параллельно соединенными полупроводниковыми модулями с равным по величине током, протекающим через каждое полупроводниковое устройство, каждое полупроводниковое устройство можно использовать в максимальной степени, существенно снизив за счет этого габариты всего преобразователя.

Предлагаемая в изобретении конструкция позволяет существенно снизить индуктивность схемы соединения соответствующих полупроводниковых модулей и схемы соединения модуля с емкостным фильтром, уменьшить броски напряжения, возникающие в схеме при переключениях полупроводниковых устройств, и с максимальным эффектом использовать возможности всех элементов силовой цепи преобразователя. При этом одновременно появляется возможность либо существенно уменьшить габариты схемы сглаживания, либо вообще отказаться от ее использования.

Формула изобретения

1. Силовая цепь электрического силового преобразователя постоянного тока в переменный или переменного тока в постоянный, содержащая по крайней мере два полупроводниковых модуля, плюсовый и минусовый, для каждой фазы переменного тока, где плюсовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПК-вывод) и эмиттерный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПЭ-вывод), а минусовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод минусового полупроводникового модуля (МК-вывод) и эмиттерный вывод минусового полупроводникового модуля (МЭ-вывод), расположенные на одной стороне модуля и залитые герметиком в одно полупроводниковое устройство, плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), соединяющий ПК-вывод с плюсовой клеммой силового источника постоянного тока, минусовый электрический проводник (электрический М-проводник), соединяющий МЭ-вывод с минусовой клеммой силового источника постоянного тока, электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник), соединяющий ПЭ-вывод и МК-вывод с линией переменного тока, при этом плюсовый электрический проводник, минусовый электрический проводник и электрический проводник переменного тока выполнены в виде плоских шин, которые будучи изолированными друг от друга по поверхности прикреплены к выводам полупроводниковых модулей в определенном порядке, заданном их расположением на соответствующих сторонах полупроводниковых модулей, причем при расположении ПК-вывода, ПЭ-вывода, МК-вывода и МЭ-вывода полупроводниковых модулей в одну линию электрический П-проводник, электрический ПТ-проводник и электрический М-проводник располагаются относительно полупроводниковых модулей в такой же последовательности или электрический М-проводник, электрический ПТ-проводник и электрический П-проводник располагаются относительно полупроводниковых модулей в такой же последовательности.

2. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 1, в которой при расположении электрического П-проводника, электрического М-проводника и электрического ПТ-проводника на одной стороне полупроводникового модуля клеммы электрических П-проводника и М-проводника, если смотреть на них со стороны выводов полупроводникового модуля, расположены рядом друг с другом.

3. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 1, в которой электрический П-проводник, электрический М-проводник и электрический ПТ-проводник прикреплены к соответствующим выводам полупроводникового модуля крепежными элементами, а расстояние между электрическим П-проводником, электрическим М-проводником и электрическим ПТ-проводником определяется высотой распорной втулки, которая превышает высоту по крайней мере крепежного элемента.

4. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 1, в которой электрический П-проводник, электрический М-проводник и электрический ПТ-проводник имеют отогнутые участки, образующие соответствующие элементы лапок (3f-5f) определенной длины, через которые эти проводники с помощью крепежных элементов прикреплены к выводам полупроводникового модуля, а расстояние между электрическим П-проводником, электрическим М-проводником и электрическим ПТ-проводником определяется высотой их отогнутых участков - элементов лапок.

5. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 1, в которой схема соединений образована параллельными плоскими пластинчатыми электрическим П-проводником, электрическим ПТ-проводником и электрическим М-проводником, выходные клеммы которых, если смотреть на них сверху, расположены соответственно одна в центральной части и две на разных краях электрических проводников.

6. Силовая цепь электрического силового преобразователя, предназначенного для преобразования постоянного тока в переменный или переменного тока в постоянный, содержащая по крайней мере два полупроводниковых модуля, плюсовый и минусовый, для каждой фазы переменного тока, где плюсовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПК-вывод) и эмиттерный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПЭ-вывод), а минусовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод минусового полупроводникового модуля (МК-вывод) и эмиттерный вывод минусового полупроводникового модуля (МЭ-вывод), расположенные на одной и той же стороне модуля и залитые соответствующим герметиком в одно полупроводниковое устройство, плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), соединяющий ПК-вывод с плюсовой клеммой силового источника постоянного тока, минусовый электрический проводник (электрический М-проводник), соединяющий МЭ-вывод с минусовой клеммой силового источника постоянного тока, и электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник), соединяющий ПЭ-вывод и МК-вывод с линией переменного тока, при этом плюсовый электрический проводник, минусовый электрический проводник и электрический проводник переменного тока выполнены в виде плоских шин, которые будучи изолированными друг от друга по поверхности крепятся к выводам полупроводниковых модулей в определенном порядке, который определяется их расположением на соответствующих сторонах полупроводниковых модулей, причем при расположении ПК-вывода, ПЭ-вывода, МК-вывода и МЭ-вывода полупроводниковых модулей в одну линию в такой последовательности электрический П-проводник и электрический ПТ-проводник расположены в нижнем слоем, который расположен ближе к полупроводниковым модулям, а электрический М-проводник расположен над ними или электрический М-проводник и электрический ПТ-проводник расположены в нижнем слое, который расположен ближе к полупроводниковым модулям, а электрический П-проводник расположен над ними.

7. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 6, в которой схема соединений образована параллельными плоскими пластинчатыми электрическим П-проводником, электрическим ПТ-проводником и электрическим М-проводником, выходные клеммы которых, если смотреть на них сверху, расположены соответственно одна в центральной части и две на разных краях электрических проводников.

8. Силовая цепь электрического силового преобразователя постоянного тока в переменный или переменного тока в постоянный, содержащая по крайней мере два полупроводниковых модуля, плюсовый и минусовый, для каждой фазы переменного тока, где плюсовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПК-вывод) и эмиттерный вывод плюсового полупроводникового модуля (ПЭ-вывод), а минусовый полупроводниковый модуль имеет коллекторный вывод минусового полупроводникового модуля (МК-вывод) и эмиттерный вывод минусового полупроводникового модуля (МЭ-вывод), расположенные на одной стороне модуля и залитые герметиком в одно полупроводниковое устройство, плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), соединяющий ПК-вывод с плюсовой клеммой силового источника постоянного тока, минусовый электрический проводник (электрический М-проводник), соединяющий МЭ-вывод с минусовой клеммой силового источника постоянного тока, электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник), соединяющий ПЭ-вывод и МК-вывод с линией переменного тока, при этом плюсовый электрический проводник, минусовый электрический проводник и электрический проводник переменного тока выполнены в виде плоских шин, которые будучи изолированными друг от друга по поверхности прикреплены к выводам полупроводниковых модулей в определенном порядке, задаваемом их расположением на соответствующих сторонах полупроводниковых модулей, причем когда ПК-вывод, ПЭ-вывод, МК-вывод и МЭ-вывод полупроводниковых модулей расположены на двух линиях, электрический П-проводник и электрический ПТ-проводник расположены в нижнем слое, который расположен ближе к полупроводниковым модулям, а электрический М-проводник расположен над ними.

9. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 8, в которой электрический П-проводник, электрический М-проводник и электрический ПТ-проводник прикреплены к соответствующим выводам полупроводникового модуля крепежными элементами, а расстояние между электрическим П-проводником, электрическим М-проводником и электрическим ПТ-проводником определяется высотой распорной втулки, которая превышает высоту по крайней мере крепежного элемента.

10. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 8, в которой электрический П-проводник, электрический М-проводник и электрический ПТ-проводник имеют отогнутые участки, образующие соответствующие элементы лапок (3f-5f) определенной длины, через которые эти проводники с помощью крепежных элементов прикреплены к выводам полупроводникового модуля, а расстояние между электрическим П-проводником, электрическим М-проводником и электрическим ПТ-проводником определяется высотой их отогнутых участков - элементов лапок.

11. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 10, в которой полупроводниковый модуль имеет множество соединенных параллельно полупроводниковых элементов, параллельное подключение которых достигается соединением их эмиттерных выводов (Э-вывод) и коллекторных выводов (К-вывод) с соответствующими элементами лапок (3f-5f), при этом на элементах лапок (3f-5f), соединенных с одним и тем же выводом соединенных параллельно полупроводниковых элементов, выполнены вырезы (3s-5s).

12. Силовая цепь электрического силового преобразователя, предназначенного для прямого или обратного преобразования электрического потенциала плюсового вывода, электрического потенциала минусового вывода и промежуточного потенциала (П, М, Пр) электрического проводника емкостного делителя в переменный ток с тремя уровнями напряжения, содержащая по крайней мере два на плюсовой стороне и два на минусовой стороне полупроводниковых модуля, два плюсовых и два минусовых, для каждой фазы переменного тока, где плюсовые полупроводниковые модули имеют один и другой коллекторные выводы плюсового полупроводникового модуля (ПК1-вывод и ПК2-вывод) соответственно и один и другой эмиттерные выводы плюсовых полупроводниковых модулей (ПЭ1-вывод и ПЭ2-вывод) соответственно, а минусовые полупроводниковые модули имеют один и другой коллекторные выводы минусового полупроводникового модуля (МК3-вывод и МК4-вывод) и один и другой эмиттерные выводы минусового полупроводникового модуля (МЭ3-вывод и МЭ4-вывод), расположенные на одной стороне модуля и залитые герметиком в одно полупроводниковое устройство, два фиксирующих диода, соединенных с полупроводниковым модулем, плюсовый электрический проводник (электрический П-проводник), соединяющий ПК-вывод с плюсовым выводом емкостного делителя, первый электрический проводник промежуточного потенциала (электрический ППр-проводник), соединяющий ПЭ1-вывод и ПК2-вывод с плюсовым выводом катодного вывода (ПДК) первого фиксирующего диода, электрический проводник переменного тока (электрический ПТ-проводник), соединяющий ПЭ2-вывод и МК3-вывод с линией переменного тока, второй электрический проводник промежуточного потенциала (электрический МПр-проводник), соединяющий МЭ3-вывод и МК4-вывод с анодной клеммой (МДА) второго фиксирующего диода, минусовый электрический проводник (электрический М-проводник), соединяющий МЭ4-вывод с минусовой клеммой емкостного делителя, электрический проводник промежуточного потенциала (электрический Пр-проводник), соединяющий плюсовый вывод анодной клеммы (ПДА) первого фиксирующего диода и минусовый вывод катодной клеммы (МДК) второго фиксирующего диода с точкой промежуточного потенциала (Пр) емкостного делителя, причем все эти электрические проводники выполнены в виде плоских шин, которые будучи изолированы друг от друга по поверхности прикреплены к выводам полупроводниковых модулей в определенном порядке, задаваемом их расположением на соответствующих сторонах полупроводниковых модулей, и все четыре полупроводниковых модуля расположены таким образом, что клеммы для подключения к ним электрического П-проводника, электрического М-проводника и электрического ПТ-проводника расположены на одной стороне каждого модуля.

13. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 12, в которой электрический П-проводник, электрический М-проводник, электрический ППр-проводник и электрический МПр-проводник расположены в одном нижнем самом близком к полупроводниковым модулям слое, а электрический Пр-проводник и электрический ПТ-проводник расположены над ними.

14. Силовая цепь электрического силового преобразователя по п. 12, в которой при расположении клемм электрического П-проводника, электрического М-проводника, электрического проводника промежуточного потенциала и электрического ПТ-проводника на одной стороне полупроводниковых модулей клемма электрического ПТ-проводника разделена на две части (U1, U2), а все клеммы проводников, если смотреть на них со стороны полупроводникового модуля, на которой расположены его выводы, расположены в следующем порядке: разделительная клемма (U1), клемма электрического П-проводника, клемма электрического проводника промежуточного потенциала, клемма электрического М-проводника и разделительная клемма (U2).

15. Силовая цепь электрического силового преобразователя, содержащая несколько объединенных друг с другом полупроводниковых модулей, образующих инвертор, который имеет плюсовую и минусовую клеммы, через которые силовая цепь соединена с линией постоянного тока, и клемму переменного тока, через которую силовая цепь соединена с линией переменного тока, и емкостный фильтр, соединенный с плюсовой и минусовой клеммами плюсовым и минусовым электрическими проводниками соответственно, при этом плюсовый и минусовый электрические проводники выполнены в виде плоских шин, на которых в противоположных углах расположены клеммы, плюсовый и минусовый электрические проводники расположены параллельно друг другу на одной стороне полупроводниковых модулей и линии тока, соединяющие клеммы плюсового электрического проводника в проекции на плоскость, параллельную одной из упомянутых плоских шин, пересекают линии тока, соединяющие клеммы минусового электрического проводника в проекции на упомянутую плоскость, одни из клемм этих электрических проводников соединены с емкостным фильтром, а другие клеммы соответствующих электрических проводников соединены соответственно с плюсовой и минусовой клеммами инвертора.

16. Силовая цепь электрического силового преобразователя, содержащая несколько объединенных друг с другом полупроводниковых модулей, образующих многофазный инвертор, который имеет плюсовые и минусовые клеммы, через которые силовая цепь соединена с линией постоянного тока, и клемму переменного тока, через которую силовая цепь соединена с линией переменного тока, и емкостный фильтр, соединенный с плюсовыми и минусовыми клеммами плюсовым и минусовым электрическими проводниками соответственно, при этом плюсовый и минусовый электрические проводники выполнены в виде плоских шин, одна часть клемм которых расположена на одной стороне соответствующих электрических проводников, а другая часть клемм - на другой стороне соответствующих электрических проводников, электрические проводники расположены параллельно друг другу так, что линии, соединяющие друг с другом клеммы, расположенные на разных сторонах соответствующих электрических проводников, взаимно пересекаются, причем одни из клемм соответствующих электрических проводников соединены с емкостным фильтром, а другие клеммы соответствующих электрических проводников - с плюсовыми и минусовыми клеммами многофазного инвертора.

Приоритет по пунктам:
28.04.1998 по пп. 1-11;
27.04.1999 по пп. 12-14;
24.08.1998 по пп. 15 и 16.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13