脉冲逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种脉冲逆变器（1），其具有：输入电路（2），所述输入电路（2）被设计为提供在高压侧输入端（2a）与低压侧输入端（2b）之间的输入直流电压（5），其中所述输入电路（2）具有第一高压侧寄生电容（21a）、第一低压侧寄生电容（21b）、第一高压侧寄生电感（22a、22a'）和第一低压侧寄生电感（22b、22b'）；母线装置（3），所述母线装置（3）被设计为使所述高压侧输入端（2a）与高压侧接线端子（4a）电连接并且使所述低压侧输入端（2b）与低压侧接线端子（4b）电连接，其中所述母线装置（3）具有第二寄生电容（31a、31b）和第二寄生电感（32a、32b）；以及n相逆变器模块（4），n > 1，所述n相逆变器模块（4）与所述高压侧接线端子（4a）和所述低压侧接线端子（4b）电耦合并且被设计为：将所述输入直流电压（5）转化成n相输出交变电压（6），其中所述逆变器模块（4）具有第三寄生电容（41a、41b）和第三寄生电感（42a、42b）；其中所述高压侧寄生电容（21a、31a、41a）之和基本上等于所述低压侧寄生电容（21b、31b、41b）之和，而且所述高压侧寄生电感（22a、22a'、32a、42a）之和基本上等于所述低压侧寄生电感（22b、22b'、32b、42b）之和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲逆变器
本专利技术涉及一种具有最小化的电磁寄生发射的脉冲逆变器。
技术介绍
尽管本专利技术以及本专利技术所基于的问题依据具有脉冲逆变器的电动车辆来阐述，但是本专利技术也能被应用到任意其它的具有时控的电力电气逆变器的电驱动系统上。在电动车辆或者混合动力车辆的电驱动系统中，通常通过逆变器、例如以脉冲逆变器的形式的逆变器将多相电压馈入到电机中。为此，蓄能装置（比如高压电池）可以给直流电压中间电路馈电，所述直流电压中间电路就其而言提供直流电压，所述直流电压为了给电机供电而可以被逆变成多相交变电压、例如三相交变电压。为此，传统的脉冲逆变器（PWR）通常包括至少三个基本模块。在输入侧，中间电路电容器通常被用于将直流电压耦合输入到直流电压中间电路中。中间电路电容器通过低电感的电连接、例如以由铜构成的两条母线的形式的低电感的电连接与一个或多个功率模块连接。在此，与直流电压中间电路的第一输出端接线端子连接的母线可以被称作高压侧母线，而与直流电压中间电路的第二输出端接线端子连接的母线可以被称作低压侧母线。为了产生三相输出电压，功率模块通常用各具有两个半导体开关的三个桥式支路来实施。相对应地，所述桥式支路的与高压侧母线连接的半导体开关分别被称作高压侧开关，而所述桥式支路的与低压侧母线连接的半导体开关分别被称作低压侧开关。在此，例如可以将具有反并联的二极管的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块或者MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或者诸如此类的用作半导体开关。功率模块通常以针对半导体开关的经脉冲宽度调制的激励信号来工作，以便产生多相输出电压。脉冲逆变器的所有三个构件，也就是说中间电路电容器、经由母线的电连接和功率模块除了它们的所希望的电特性之外也具有不符合希望的寄生参量、也就是说寄生电容和寄生电感。由于所述寄生参量，通过逆变器中的各个半桥的时控产生瞬间的电干扰参量，所述瞬间的电干扰参量可以在系统中蔓延。而后，由于所述不符合希望的耦合输出，尤其可能发生到逆变器的进行馈电的直流电网中的有功率的寄生发射。然而，所述有功率的寄生发射可以被保持得尽可能小，其方式是系统的所有子部件本身关于寄生参量对称地构建在高压侧与低压侧之间。在这种情况下的挑战尤其是功率模块关于它们的寄生参量的对称的构建。出版物Domurat-LineA.,HoeneE.“AnalysisandReductionofRadiatedEMIofPowerModules”，第7届国际集成电力电子系统会议（7thInternationalIntegratedPowerElectronicsSystemsConference（CIPS））,2012年例如公开了如下功率模块，所述功率模块基于倒装芯片技术来构建，其中低压侧开关“在高处地（überKopf）”来焊接。所述倒装芯片技术对于原型来说能良好地实现，然而基于商用标准IGBT模块的以大件数的成批生产是困难的。因此，需要一种更简单的用于使时控的电力电气逆变器的有功率的寄生发射最小化的替代思路。
技术实现思路
按照一个方面，本专利技术提供了一种脉冲逆变器。所述脉冲逆变器包括输入电路，所述输入电路被设计为提供在高压侧输入端与低压侧输入端之间的输入直流电压。所述输入电路具有第一高压侧寄生电容、第一低压侧寄生电容、第一高压侧寄生电感和第一低压侧寄生电感。此外，所述脉冲逆变器还包括母线装置，所述母线装置被设计为使高压侧输入端与高压侧接线端子电连接并且使低压侧输入端与低压侧接线端子电连接。所述母线装置具有第二高压侧寄生电容、第二低压侧寄生电容、第二高压侧寄生电感和第二低压侧寄生电感。此外，所述脉冲逆变器还包括n相逆变器模块，n>1，所述n相逆变器模块与高压侧接线端子和低压侧接线端子电耦合并且被设立为将输入直流电压转化成n相输出交变电压。所述逆变器模块具有第三高压侧寄生电容、第三低压侧寄生电容、第三高压侧寄生电感和第三低压侧寄生电感。第一、第二和第三高压侧寄生电容之和基本上等于第一、第二和第三低压侧寄生电容之和。此外，第一、第二和第三高压侧寄生电感之和基本上等于第一、第二和第三低压侧寄生电感之和。其中尤其是所述第一、第二或第三高压侧寄生电容中的至少一个与相对应的低压侧寄生电容之差不等于零，和/或所述第一、第二或第三高压侧寄生电感中的至少一个与相对应的低压侧寄生电感之差不等于零。按照另一方面，本专利技术提供了一种n相电机，其中n>1，所述n相电机具有按照本专利技术的脉冲逆变器。所述n相电机与所述脉冲逆变器的n相输出交变电压耦合。本专利技术的优点本专利技术的想法是提供一种具有最小（共模）寄生发射的脉冲逆变器，在所述脉冲逆变器中，子部件本身分别关于它们的寄生参量（也就是说寄生电容和寄生电感）不必对称地来构建。在该上下文中，“对称”意味着：构件在高压侧上的寄生参量基本上对应于在低压侧上的寄生参量，也就是说所述构件关于它们的寄生参量在高压侧与低压侧之间对称。在子部件中的不对称通常导致共模寄生发射提高。为此的原因在于：系统的转换电路电流由于不对称而经历“差模-共模转换”。即使中间电路电容器和母线（也就是说汇流排）可以以相对低的花费对称地来构造，逆变器功率模块的对称的设计方案也尤其是一个挑战。在本专利技术中，该问题在一定程度上被避开。本专利技术所基于的认识在于：在子部件中存在的不对称可以通过在系统的其它子部件中的“相反的”不对称来抵消。在这个意义上，所述系统没有在子部件的层面上对称地构建，而是在转换电路层面上进行对称化。这样，在逆变器功率模块中的要只以花费高的装置来避免的不对称可以通过在输入电路或者母线装置中的相对应地有意识地选择的相反的不对称来补偿。所述输入电路和/或所述母线装置分别可以以在功率模块的具体的设计方案上进行构造的方式相对应地被适配和优化。只要寄生参量累积地关于中间电路的所有构件对称化，就可以成功地抑制寄生发射。具体地，为此必须至少近似满足如下等式：ΣCHS=ΣCLS和ΣLHS=ΣLLS，其中HS表示高压侧，LS表示低压侧，ΣC表示关于所有单个寄生电容之和而ΣL表示关于所有单个寄生电感之和。因此，在高压侧上的单个寄生电容之和必须基本上等于在低压侧上的单个寄生电容之和。同样，在高压侧上的单个寄生电感之和必须基本上等于在低压侧上的单个寄生电感之和。按照本专利技术的解决方案所具有的巨大优点是：尤其成本有利的、不对称的功率模块能被用于脉冲逆变器，而不出现增强地有功率的寄生发射。而后，为了满足针对电磁兼容性（EMV）的相对应的极限值，需要关于滤波等等的少的花费。因此，按照本专利技术的系统不仅是成本有利的，而且按照本专利技术的系统的特点在于高的效率和更好的能量平衡，因为损耗功率可以保持得最小。按照本专利技术的脉冲逆变器可以被用在电机的多种多样的应用领域中。除了电动车辆和混合动力车辆之外，所述脉冲逆变器例如也可以被用在逆变器馈电的工业驱动装置或者诸如此类的中。按照一个扩展方案，所述输入电路可包括中间电路电容器。所述中间电路电容器可提供在高压侧输入端与低压侧输入端之间的输入直流电压。在一个特别简单的扩展方案中，所述输入电路可以仅仅由所述中间电路电容器组成，所述中间电路电容器例如从蓄能装置（如高压电池）接收输入电压并且能将所述输入电压提供给逆变器。所述中间电路电容器可以构造为薄膜电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲逆变器（1），其具有：输入电路（2），所述输入电路（2）被设计为提供在高压侧输入端（2a）与低压侧输入端（2b）之间的输入直流电压（5），其中所述输入电路（2）具有第一高压侧寄生电容（21a）、第一低压侧寄生电容（21b）、第一高压侧寄生电感（22a、22a'）和第一低压侧寄生电感（22b、22b'）；母线装置（3），所述母线装置（3）被设计为使所述高压侧输入端（2a）与高压侧接线端子（4a）电连接并且使所述低压侧输入端（2b）与低压侧接线端子（4b）电连接，其中所述母线装置（3）具有第二高压侧寄生电容（31a）、第二低压侧寄生电容（31b）、第二高压侧寄生电感（32a）和第二低压侧寄生电感（32b）；以及n相逆变器模块（4），n > 1，所述n相逆变器模块（4）与所述高压侧接线端子（4a）和所述低压侧接线端子（4b）电耦合并且被设计为：将所述输入直流电压（5）转化成n相输出交变电压（6），其中所述逆变器模块（4）具有第三高压侧寄生电容（41a）、第三低压侧寄生电容（41b）、第三高压侧寄生电感（42a）和第三低压侧寄生电感（42b）；其中所述第一、第二和第三高压侧寄生电容（21a、31a、41a）之和基本上等于所述第一、第二和第三低压侧寄生电容（21b、31b、41b）之和，而且所述第一、第二和第三高压侧寄生电感（22a、22a'、32a、42a）之和基本上等于所述第一、第二和第三低压侧寄生电感（22b、22b'、32b、42b）之和。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.01 DE 102015205881.61.一种脉冲逆变器（1），其具有：输入电路（2），所述输入电路（2）被设计为提供在高压侧输入端（2a）与低压侧输入端（2b）之间的输入直流电压（5），其中所述输入电路（2）具有第一高压侧寄生电容（21a）、第一低压侧寄生电容（21b）、第一高压侧寄生电感（22a、22a'）和第一低压侧寄生电感（22b、22b'）；母线装置（3），所述母线装置（3）被设计为使所述高压侧输入端（2a）与高压侧接线端子（4a）电连接并且使所述低压侧输入端（2b）与低压侧接线端子（4b）电连接，其中所述母线装置（3）具有第二高压侧寄生电容（31a）、第二低压侧寄生电容（31b）、第二高压侧寄生电感（32a）和第二低压侧寄生电感（32b）；以及n相逆变器模块（4），n>1，所述n相逆变器模块（4）与所述高压侧接线端子（4a）和所述低压侧接线端子（4b）电耦合并且被设计为：将所述输入直流电压（5）转化成n相输出交变电压（6），其中所述逆变器模块（4）具有第三高压侧寄生电容（41a）、第三低压侧寄生电容（41b）、第三高压侧寄生电感（42a）和第三低压侧寄生电感（42b）；其中所述第一、第二和第三高压侧寄生电容（21a、31a、41a）之和基本上等于所述第一、第二和第三低压侧寄生电容（21b、31b、41b）之和，而且所述第一、第二和第三高压侧寄生电感（22a、22a'、32a、42a）之和基本上等于所述第一、第二和第三低压侧寄生电感（22b、22b'、32b、42b）之和。2.根据权利要求1所述的脉冲逆变器（1），其中，所述输入电路（2）包括中间电路电容器（7），所述中间电路电容器（7）提供在所述高压侧输入端（2a）与所述低压侧输入端（2b）之间的输入直流电压（5）。3.根据权利要求2所述的脉冲逆变器（1），其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D布格尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE