功率转换器组件和功率系统技术方案

本发明专利技术涉及一种功率转换器组件(1)，该功率转换器组件包括：至少两个功率转换器单元；母线；至少两个连接元件，每个连接元件将所述功率转换器单元中的一个电连接至母线，从而将所述至少两个功率转换器单元互连；以及至少一个转换器壳体，所述至少一个转换器壳体封围并且屏蔽所述功率转换器单元中的至少一个。其还包括母线壳体，母线被容纳并且屏蔽在该母线壳体中，其中所述至少两个连接元件与母线壳体电隔离并且与所述至少一个转换器壳体电隔离。本发明专利技术还涉及包括所述功率转换器组件的作业机器(100)和功率系统(106)。器(100)和功率系统(106)。器(100)和功率系统(106)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器组件和功率系统


[0001]本专利技术涉及一种功率转换器组件和包括功率转换器组件的功率系统。本专利技术还涉及一种作业机器以及车辆。
[0002]根据本专利技术的功率转换器组件和功率系统特别适用于工业建筑机械或建筑设备领域内的作业机器。虽然本专利技术将针对轮式装载机进行描述，但是本专利技术不限于这种特定的作业机器，而是还可以用于其它作业机器，诸如铰接式运输车、挖掘机和反铲装载机，而且还可以用于诸如公共汽车的车辆和卡车。

技术介绍

[0003]电功率系统广泛用于作业机器和车辆，为驱动牵引马达提供动力，用于推进或进行各种操作。这种电功率系统可以是纯电驱动系统，包括例如电池或燃料电池形式的动力源，或者可以形成混合驱动系统(包括联接到内燃机的发电机)的一部分。在这两种情况下，电功率系统都需要包括多个功率转换器单元用于转换功率，例如，将来自发电机的交流(AC)电力输入转换为直流(DC)电力，该直流电力被存储在电容器组中并且被滤波，然后被转换回到所需频率和电压的AC电力输出，以便驱动牵引马达。
[0004]当在作业机器或车辆的电功率系统中集成功率转换器单元时，必须考虑几个方面。例如，可用空间通常是有限的，并且环境条件可能具有挑战性，且功率系统的部件会受到例如湿气、灰尘和化学品的影响。此外，特别是在紧凑型系统中，可能会出现源自电磁干扰(EMI)的问题，并降低电功率系统本身的性能或附近电子系统的性能。
[0005]US2018/0166995公开了一种用于电功率系统的逆变器组件。该逆变器组件包括多个可堆叠的壳体，逆变器单元容纳在该多个壳体中，以实现紧凑的逆变器组件。逆变器单元借助于母线互连，提供低阻抗并且减少逆变器组件中的功率损耗。
[0006]定义
[0007]功率转换器单元在本文中被理解为包括用于将直流(DC)转换为交流(AC)的装置，诸如逆变器；用于将AC转换为DC的装置，诸如整流器；用于DC到DC转换的装置；以及用于AC到AC转换的装置，诸如变压器。在作业机器和车辆中使用的这种装置的示例是，例如牵引逆变器、静态转换器、辅助转换器、能量存储转换器、发电机转换器和静态逆变器。
[0008]术语“电磁干扰(EMI)”在本文中被理解为指包括电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)的电磁发射和辐射。这两种类型的干扰都会产生电磁场，这些电磁场能够干扰相邻电气设备的运行。
[0009]电流连接(galvanically connecting)两个或多个部分在本文中旨在连接所述部分，使得电流可以即借助于诸如金属对金属触头的物理触头而在所连接的部分之间流动。同样，电流连接旨在进行连接，使得电流可以在所连接的部分之间流动。
[0010]母线在本文中被理解为刚性导体，诸如金属条、板或杆。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的是提供一种功率转换器组件和一种功率系统，该功率转换器组件和功率系统相对于先前的解决方案至少在某些方面得到改进。具体而言，目的是实现相对紧凑的功率转换器组件以便集成到作业机器或车辆的电功率系统中，对于该功率转换器组件，电磁兼容性(EMC)得到保证，并且借助于该功率转换器组件，最终可以使得由于例如电磁干扰(EMI)而产生的问题最小化。还有一个目的是实现具有低DC链路电感的功率转换器组件。另一个目的是实现一种功率转换器组件，在该功率转换器组件中所包括的部件得到有效保护以免受机械损坏以及免受湿气、化学品和灰尘的影响，并且因此该功率转换器组件非常适合用于例如作业机器或车辆中。
[0012]根据本专利技术的第一方面，至少主要目的通过根据权利要求1的功率转换器组件来实现。该功率转换器组件包括：
[0013]‑
至少两个功率转换器单元；
[0014]‑
母线；
[0015]‑
至少两个连接元件，每个连接元件将所述功率转换器单元中的一个电流连接到母线，从而将至少两个功率转换器单元互连；和
[0016]‑
至少一个转换器壳体，其中该至少一个转换器壳体封围并且屏蔽所述功率转换器单元中的至少一个。
[0017]该功率转换器组件的特征在于，它进一步包括母线壳体，母线被容纳并且屏蔽在该母线壳体中，其中所述至少两个连接元件与母线壳体电流隔离，并且与所述至少一个转换器壳体电流隔离。
[0018]通过为母线和功率转换器单元提供单独的壳体，可以实现一种紧凑型功率转换器组件，其符合EMC要求，并且有效地保护功率转换器单元和母线以免受EMI以及免受灰尘、湿气和其它污染物的影响。使用母线代替例如电缆或电线提供低阻抗，并且也降低了功率转换器组件中的直流链路电感。
[0019]在所提出的功率转换器组件中，功率转换器单元和母线借助于各自的壳体被屏蔽，即被电磁屏蔽以避免电磁干扰(EMI)，即所述至少一个转换器壳体对功率转换器单元进行电磁屏蔽，而母线壳体对母线进行电磁屏蔽。因此，相应的壳体应该被配置为在相关频率下提供对EMI的有效屏障。壳体可以例如由铝、钢或其它金属材料制成，或者可以由涂覆有导电材料的塑料材料制成，或由导电塑料材料制成。转换器壳体可以是可堆叠的，以便于构建紧凑的功率转换器组件。
[0020]连接元件穿过母线壳体和转换器壳体，以便将功率转换器单元连接到母线，但与壳体电流隔离。因此电流可以经由母线在功率转换器单元之间流动，但是电流永远不可能在一方面的功率转换器单元或母线与另一方面的母线壳体或转换器壳体之间流动。优选地，对于每个功率转换器单元，设置两个连接元件，用于将功率转换器单元的DC+和DC
‑
连接中的每一个分别连接到母线的正极电力轨和负极电力轨(positive and negative power rails)。
[0021]连接元件延伸穿过相应壳体中的孔，这些孔被定尺寸为使得防止不良频率的电磁辐射逸出或进入，从而避免干扰与功率转换器组件相邻的电子设备的操作。通常，为了防止由功率转换器单元产生的电磁场发出的电磁波的高频分量在进入时逃逸，需要相对较小的
孔尺寸。这种高频分量的逸出可能会干扰与功率转换器组件相邻的电子设备的操作。如何适当地确定孔的尺寸和形状以防止不良EMI分量逸出或进入在本领域中是众所周知的。
[0022]母线被配置为经由连接元件连接到功率转换器单元，以在多个功率转换器单元之间建立低电感电连接。母线可以包括正极电力轨和负极电力轨，在正极电力轨和负极电力轨之间可以设置电容层。母线可以例如是铜母线，但是也可以由例如铝或其它导电材料制成。
[0023]功率转换器单元可以例如是独立的现成的功率转换器单元，其可以用作逆变器、整流器或变压器。视情况而定，相同的功率转换器单元可以用于不同的目的。功率转换器单元可以是相同的单元，但是它们也可以具有不同的配置。所述至少两个功率转换器单元可以包括被配置为用作逆变器的至少两个功率转换器单元，并且/或者可以包括被配置为用作整流器的至少两个功率转换器单元。功率转换器组件可以包括多于两个转换器单元，诸如三个、四个、五个或更多功率转换器单元。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换器组件(1)，包括：
‑
至少两个功率转换器单元(2a
–
e)；
‑
母线(3)；
‑
至少两个连接元件(4a
‑
e)，每个连接元件(4a
‑
e)将所述功率转换器单元(2a
‑
e)中的一个电流连接到所述母线(3)，从而将所述至少两个功率转换器单元(2a
‑
e)互连；和
‑
至少一个转换器壳体(5a
‑
e)，其中所述至少一个转换器壳体(5a
‑
e)封围并且屏蔽所述功率转换器单元(2a
‑
e)中的至少一个；其特征在于，所述功率转换器组件(1)还包括母线壳体(6)，所述母线(3)被包含并且屏蔽在所述母线壳体(6)中，其中所述至少两个连接元件(4a
‑
e)与所述母线壳体(6)电流隔离并且与所述至少一个转换器壳体(5a
‑
e)电流隔离。2.根据权利要求1所述的功率转换器组件，其中，所述母线壳体(6)被电流连接到所述至少一个转换器壳体(5a
‑
e)。3.根据权利要求2所述的功率转换器组件，其中，所述母线壳体(6)借助于至少一个金属对金属触头而电流连接到所述至少一个转换器壳体(5a
‑
e)。4.根据先前权利要求中的任一项所述的功率转换器组件，其中，所述至少两个连接元件(4a
‑
e)中的每一个与所述母线壳体(6)和所述至少一个转换器壳体(5a
‑
e)借助于在每个所述连接元件(4a
‑
e)与相应的所述壳体(5a
‑
e、6)之间设置的空气间隙而电流隔离。5.根据先前权利要求中的任一项所述的功率转换器组件，其中，所述母线...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯，
申请(专利权)人：沃尔沃建筑设备公司，
类型：发明
国别省市：