用於交流/交流電力轉換的電力模塊的製作方法
2023-04-30 08:26:21
專利名稱：用於交流/交流電力轉換的電力模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於交流/交流電力轉換的電力模塊。更具體來說，本發明涉及用於利用變流器和逆變器把交流電壓轉換為希望的交流電壓的電力模塊。
背景技術：
多年來，帶有兩個開關的電力模塊或帶有四個開關的電力模塊是僅在電力轉換領域中已廣泛使用的裝置。對這些電力模塊進行標準化的主要原因是為了達到簡化和通用的目的。以各種名稱商業提供這種類型的電力模塊，如集成柵雙極電晶體模塊「IGBT MOD」、用於特定應用的智能模塊「ASIPM」，以及雙列直插式封裝智能電力模塊「DIP-IPM」。所有上述示例的開發都只是為了改善負載側應用的狀態。然而，由於缺乏激烈競爭的理由，所以輸電設備網側始終被忽視。
近年來，EMC規定和全世界市場經濟已非常快速地改變了它們的狀況。並且，一種新型電力模塊已被引入市場。
首先，以下文獻引入了一種矩陣模塊Olaf Simon，et al，「ModernSolution for Industrial Matrix-Converter Applications」，IEEE Transactions onIndustrial Electronics pp/401-406，Vol.49，No.2，April 2002，和Patrick W.Wheeler，et al，「Matrix converterA Technology Review」，IEEE Transactionson Industrial Electronics pp/276-288，Vol.49，No.2，April 2002。如圖1所示，該模塊旨在實現三相的交流-交流轉換。
第二，以下文獻提出一種有源濾波器智能電力模塊「A/F IPM」G.Mjumdar，et al，「Intelligent power module applications」，IEEJ TechnicalReport No.842，pp.13-19，Jun 2001。如圖2所示，「A/F IPM」旨在針對單相應用實現送電設備網側的功率因數修正。
現有技術的電力模塊存在以下問題1)通常，由於標準設計，對於特定應用，如輸電設備網側的功率因數修正，需要外部電路；2)設計應根據每種應用類別(如供電類型(200V，100V，400V，……等)，和負載類型，如200V馬達或400V馬達)而改變。這導致模型類型的增加。這意味著最終產品的成本增加。
3)所提出的矩陣模塊的優點在於三相-三相系統的實現可以服務於所有系統。但是，它不能應用於單相/三相系統。這是因為該應用僅限於三相/三相系統和三相/單相系統。
4)「A/F IPM」技術針對特定應用的目的不能適用於三相-三相轉換。
發明內容
鑑於上述問題提出了本發明。本發明的目的是提供一種電力模塊，其可以容易地應對各種類型的電力模塊。
第一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊是這樣一種電力模塊，其中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器的多個變流器組件、多個平流電容器，以及構成多相逆變器的多個逆變器組件，所述電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件、至少一部分平流電容器以及至少一部分逆變器組件，並且，設置有必要的跨接裝置。
第二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊使用三相變流器作為可以安裝在所述基板上的所述多相變流器，將所述平流電容器的數量確定為2個，並且使用三相逆變器作為所述多相逆變器。
在第三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體和/或至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括用於各相的相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的回流二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體、二極體電橋以及第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體電橋，並在所述基板上安裝有與所述電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第八方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和第二二極體，並在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第九方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第十方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。
在第十一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分第一二極體，並且在變流器與平流電容器之間從外部連接有電抗器。
在第十二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯連接有電抗器，並且在電抗器與平流電容器之間反接有第三二極體。
在第十三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯正接有第四二極體，並且在第四二極體與平流電容器之間連接有電抗器。
第十四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊是這樣一種電力模塊，其中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器的多個變流器組件和構成多相逆變器的多個逆變器組件，該電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件和至少一部分逆變器組件，並且設置有必要的跨接裝置。
第十五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊還包括可以連接平流電容器的分接裝置。
第十六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊使用三相變流器作為可以安裝在所述基板上的所述多相變流器，並使用三相逆變器作為所述多相逆變器。
在第十七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體和/或至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第十八方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第十九方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體、二極體電橋以及第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第二十方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第二十一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體電橋，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第二十二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和第二二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第二十三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。
在第二十四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。
在第二十五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。
在第二十六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯連接有電抗器，並且在該電抗器與平流電容器之間反接有第三二極體。
在第二十七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯正接有第四二極體，並且在該第四二極體與平流電容器之間連接有電抗器。
在第一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器的多個變流器組件、多個平流電容器，以及構成多相逆變器的多個逆變器組件，所述電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件、至少一部分平流電容器以及至少一部分逆變器組件，並且，設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於多相-多相轉換的電力模塊、用於單相-多相轉換的電力模塊等。
在第二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，使用三相變流器作為可以安裝在所述基板上的所述多相變流器，將所述平流電容器的數量確定為2個，並且使用三相逆變器作為所述多相逆變器。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體和/或至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括用於各相的相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體、二極體電橋以及第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體電橋，並在所述基板上安裝有與所述電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第八方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和第二二極體，並在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第九方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第十方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。因此，由電抗器減少了電源諧波分量。而且，可以實現與第三方面和第六方面的效果相似的效果。
在第十一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分第一二極體，並且在變流器與平流電容器之間從外部連接有電抗器。因此，由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第九方面的效果相似的效果。
在第十二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯連接有電抗器，並且在電抗器與平流電容器之間反接有第三二極體。因此，可以實現電壓的升降壓。而且，可以實現與第八方面的效果相似的效果。
在第十三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯正接有第四二極體，並且在第四二極體與平流電容器之間連接有電抗器。因此，可以實現電壓的降壓。而且，可以實現與第八方面的效果相似的效果。
在第十四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器的多個變流器組件和構成多相逆變器的多個逆變器組件，該電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件和至少一部分逆變器組件，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於多相-多相轉換的電力模塊、用於單相-多相轉換的電力模塊等。
在第十五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，還包括可以連接有平流電容器的分接裝置。因此，該電力模塊可以應對其中需要平流電容器的情況。而且，可以實現與第十四方面的效果相似的效果。
在第十六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，使用三相變流器作為可以安裝在所述基板上的所述多相變流器，並使用三相逆變器作為所述多相逆變器。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第十七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體和/或至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第十八方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體及與各電晶體並聯連接的二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第十九方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體、二極體電橋以及第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第二十方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第二十一方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對反接的第一二極體；和二極體電橋，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和二極體電橋，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第二十二方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體和第二二極體，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
在第二十三方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述三相變流器包括針對每相相互串聯連接的電晶體和一對正接的第一二極體；和一對反接的第二二極體，相互串聯連接在電晶體的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體，並且設置有必要的跨接裝置。因此，可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
在第二十四方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。因此，由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第十七方面或第二十方面的效果相似的效果。
在第二十五方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體，並且設置分接裝置以使可在變流器與平流電容器之間連接電抗器。因此，由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第二十三方面的效果相似的效果。
在第二十六方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯連接有電抗器，並且在該電抗器與平流電容器之間反接有第三二極體。因此，可以實現電壓的升降。而且，可以實現與第二十二方面的效果相似的效果。
在第二十七方面的用於交流/交流電力轉換的電力模塊中，所述變流器並聯正接有第四二極體，並且在該第四二極體與平流電容器之間連接有電抗器。因此，可以實現電壓的降壓。而且，可以實現與第二十二方面的效果相似的效果。
圖1是示出一種常規三相-三相電力模塊的電路圖；圖2是示出一種常規有源濾波器電力模塊的框圖；圖3是示出第一類型電力模塊的基本拓樸結構的電路圖；圖4是第一類型電力模塊的一構成示例的示意圖；圖5是第一類型電力模塊的另一構成示例的示意圖；圖6是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖7是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖8是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖9是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖10是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖11是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖12是第一類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖13是示出第二類型電力模塊的基本拓樸結構的電路圖；圖14是第二類型電力模塊的一構成示例的示意圖；圖15是第二類型電力模塊的另一構成示例的示意圖；圖16是第二類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖17是第二類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖18是第二類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖19是第二類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖20是第二類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖21是示出第三類型電力模塊的基本拓樸結構的電路圖；圖22是第三類型電力模塊的一構成示例的示意圖；圖23是第三類型電力模塊的另一構成示例的示意圖；
圖24是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖25是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖26是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖27是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖28是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖29是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖30是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖31是第三類型電力模塊的又一構成示例的示意圖；圖32是圖4所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖33是圖5所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖34是圖6所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖35是圖7所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖36是圖8所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖37是圖9所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖38是圖10所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖39是圖11所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖40是圖12所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖41是圖14所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖42是圖15所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖43是圖16所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖44是圖17所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖45是圖18所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖46是圖19所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖47是圖20所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖48是圖22所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖49是圖23所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖50是圖24所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖51是圖26所示電力模塊的修改示例的示意圖；圖52是圖27所示電力模塊的修改示例的示意圖；
圖53是圖28所示電力模塊的修改示例的示意圖；以及圖54是圖29所示電力模塊的修改示例的示意圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，對根據本發明一實施例的用於交流/交流電力轉換的電力模塊進行詳細描述。
本發明包括三種類型的用於交流/交流電力轉換的電力模塊(A)第一類型電力模塊基於升壓型拓樸結構。
(B)第二類型電力模塊基於升壓三電平型拓樸結構。
(C)第三類型電力模塊基於降壓/升壓電流源型拓樸結構。
通過添加/去除相應的必要/不必要單個器件，可以將所提出的三種電力模塊中的每種電力模塊應用於不同情況。
(A)第一類型圖3示出了一種基本電力轉換模塊，該基本電力轉換模塊用於把恆壓和恆頻的三相交流電源轉換為帶有可變電壓和可變頻率控制系統的三相交流輸出電源。該基本電力轉換模塊包括交流/直流轉換部(變流器)10；直流/交流轉換部(逆變器)20；平流電容器5，連接在變流器10與逆變器20之間；以及多個電抗器6，各電抗器6連接在變流器10的各對IGBT開關1的連接點與交流電源的各相的輸出端子之間。並且，必要時，在輸入端子之間連接有電容器7。交流/直流轉換部(變流器)10包括三對IGBT開關1，每對IGBT開關1相互串聯連接，並且三對IGBT開關1對於三相相互並聯連接；和各按反向極性並聯連接到各IGBT開關1的第一二極體2。直流/交流轉換部(逆變器)20包括三對IGBT開關3，每對IGBT開關3相互串聯連接，並且三對IGBT開關3對於三相相互並聯連接；和各按反向極性並聯連接到各IGBT開關3的二極體4。
如圖4中所示，使用與集成IGBT標準模塊相似的表面安裝IGBT器件把所提出的三相-三相系統集成到一個模塊中。根據表1所示的輸入和輸出要求來設計該表面安裝IGBT器件。
表1 通過根據以下特定應用的要求只改變表面安裝電力器件的類型，可以修改所提出的三相-三相電力模塊。在以下各圖中，粗實線表示跨接線。
(1)圖4的三相-三相電力模塊包括12個表面安裝二極體2、4和表面安裝IGBT開關1、3。略去了位於一側的表面安裝平流電容器5。通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。
圖32的三相-三相電力模塊與圖4的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。
(2)圖7的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的6個表面安裝二極體2，作為變流器10；以及位於負載側的4個表面安裝二極體4和表面安裝IGBT開關3，作為逆變器20。該構成用於僅考慮效率的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接有電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
圖35的三相-三相電力模塊與圖7的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該構成也用於僅考慮效率的應用。
(3)圖5的三相-三相電力模塊包括10個表面安裝IGBT開關1、3。10個IGBT開關中的6個IGBT開關位於輸電設備網側的變流器10中，而其餘4個IGBT開關3位於負載側的逆變器20中。通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。而且，通過將位於負載側的IGBT開關3減少2個，降低了開關損耗並提高了效率。
圖33的三相-三相電力模塊與圖5的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。而且，通過將位於負載側的IGBT開關3減少2個，降低了開關損耗並提高了效率。
(4)圖6的三相-三相電力模塊包括8個表面安裝IGBT開關1、3。8個IGBT開關中的4個IGBT開關位於輸電設備網側的變流器10中，而其餘4個IGBT開關3位於負載側的逆變器20中。由於將2個平流電容器5相互串聯連接，所以可以執行電壓倍增操作。通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。而且，通過將位於負載側的IGBT開關3減少4個，降低了開關損耗並提高了效率。
圖34的三相-三相電力模塊與圖6的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制IGBT開關1、3，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，控制了直流線路電壓，並且從負載向電源回收了電力。而且，通過將位於負載側的IGBT開關3減少4個，降低了開關損耗並提高了效率。
通過根據以下特定應用的要求僅改變表面安裝電力器件的類型，可以把上述三相-三相電力模塊修改成單相-三相電力模塊。
(1)圖8的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的4個表面安裝二極體2；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。如圖8所示，該電力模塊使用了電壓加倍拓樸結構以提高輸出電壓(將一對表面安裝平流電容器5相互串聯連接)。該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定無效的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
圖36的單相-三相電力模塊與圖8的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定無效的應用。
(2)圖9的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的4個表面安裝二極體2；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。因此，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
圖37的單相-三相電力模塊與圖9的單相-三相電力模塊的不同點僅在於從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
(3)圖10的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的2個表面安裝二極體2和2個表面安裝IGBT開關1；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。如圖10所示，該電力模塊使用了電壓加倍拓樸結構來提高輸出電壓(將一對表面安裝平流電容器5相互串聯連接)。該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定有效的應用。
圖38的單相-三相電力模塊與圖10的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定有效的應用。
(4)圖11的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的4個表面安裝IGBT開關1和4個表面安裝二極體2；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。因此，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。
圖39的單相-三相電力模塊與圖11的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。
(5)圖12的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的2個表面安裝二極體2和2個表面安裝IGBT開關1；以及位於負載側的逆變器20的4個表面安裝二極體4和4個表面安裝IGBT開關3。如圖12所示，該電力模塊使用了電壓加倍拓樸結構來提高輸出電壓(將一對表面安裝平流電容器5相互串聯連接)。該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定有效的應用。
圖40的單相-三相電力模塊與圖12的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該單相-三相電力模塊用於其中輸入電源低(例如，在日本為100V)並且IEC規定有效的應用。
圖13示出了一種基本電力轉換模塊，該基本電力轉換模塊用於把恆壓和恆頻的三相交流電源轉換為帶有可變電壓和可變頻率控制系統的三相交流輸出電源。在該基本電力轉換模塊中，位於輸電設備網側的變流器10構成有用於各相的串聯連接的一個IGBT開關11和兩個反接二極體12，並設置有二極體電橋13，該二極體電橋13的一對相對連接點連接到IGBT開關11的發射極端子、集電極端子，並且該二極體電橋13的另一對相對連接點被確定為輸入端子、輸出端子。並且，將一對平流電容器5相互串聯連接，以執行電壓倍增操作。位於負載側的逆變器20的構成與圖4的電力模塊中的相同。因此，略去對該逆變器20的描述。
如圖14所示，使用與集成IGBT標準模塊相似的表面安裝IGBT器件把所提出的三相-三相系統集成到一個模塊中。根據表2所示的輸入和輸出要求來設計該表面安裝IGBT器件。
表2 通過根據以下特定應用的要求僅改變表面安裝電力器件的類型，可以修改所提出的三相-三相電力模塊。
(1)圖14的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器的18個表面安裝二極體12、13和3個表面安裝IGBT開關11；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關11的額定電流。
圖41的三相-三相電力模塊與圖14的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關11的額定電流。
(2)圖15的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的6個表面安裝二極體2；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。該三相-三相電力模塊用於僅考慮效率的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
圖42的三相-三相電力模塊與圖15的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該三相-三相電力模塊用於僅考慮效率的應用。在變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在變流器10的輸入側連接電抗器6。
(3)圖16的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的18個表面安裝二極體12、13和3個表面安裝IGBT開關11；位於負載側的逆變器20的4個表面安裝二極體4和4個表面安裝IGBT開關3；以及用於電壓加倍的一對平流電容器5。通過控制3個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關的額定電流。並且，通過減少位於負載側的逆變器20的IGBT開關3的數量，降低了開關損耗並提高了效率。
圖43的三相-三相電力模塊與圖16的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制3個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關的額定電流。
(4)圖17的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的12個表面安裝二極體12、13和2個表面安裝IGBT開關11；位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3；以及用於電壓加倍的一對平流電容器5。通過控制2個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關的額定電流。並且，通過減少位於輸電設備網側的變流器10的有源開關的總數，降低了開關損耗並提高了效率。
圖44的三相-三相電力模塊與圖17的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制2個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關的額定電流。並且，通過減少位於輸電設備網側的變流器10的有源開關的總數，降低了開關損耗並提高了效率。
通過根據以下特定應用的要求僅改變表面安裝電力器件的類型，可以把該三相-三相電力模塊修改成單相-三相電力模塊。
(1)圖18的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的8個表面安裝二極體12、13和1個表面安裝IGBT開關11；位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3；以及用於電壓加倍的一對平流電容器5。通過控制1個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器的IGBT開關3和二極體4的額定電流。並且，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定有效的低輸入電壓應用。
圖45的單相-三相電力模塊與圖18的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制1個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器的IGBT開關3和二極體4的額定電流。並且，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定有效的低輸入電壓應用。
(2)圖19的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的4個表面安裝二極體12；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體和6個表面安裝IGBT開關3。因此，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。在輸電設備網側的變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在輸電設備網側的變流器10的輸入側連接電抗器6。
圖46的單相-三相電力模塊與圖19的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定無效的應用。在輸電設備網側的變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在輸電設備網側的變流器10的輸入側連接電抗器6。
(3)圖20的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的8個表面安裝二極體12、13和1個表面安裝IGBT開關11；以及位於負載側的逆變器20的4個表面安裝二極體4和4個表面安裝IGBT開關3。通過控制1個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關3和二極體4的額定電流。通過減少位於兩側的有源開關的總數，降低了開關損耗並提高了效率。並且，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定有效的低輸入電壓應用。
圖47的單相-三相電力模塊與圖20的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制1個表面安裝IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓以減小位於負載側的逆變器20的IGBT開關3和二極體4的額定電流。通過減少位於兩側的有源開關的總數，降低了開關損耗並提高了效率。並且，該單相-三相電力模塊用於其中IEC規定有效的低輸入電壓應用。
圖21示出了一種基本電力轉換模塊，該基本電力轉換模塊用於把恆壓和恆頻的三相交流電源轉換為帶有可變電壓和可變頻率控制系統的三相交流輸出電源。該基本電力轉換模塊與圖13的基本電力轉換模塊的不同之處在於使用正接的一對二極體14來代替反接的二極體12；設置一對二極體15來代替二極體電橋13，這一對二極體15串聯反接在IGBT開關11的發射極端子與集電極端子之間，並且這一對二極體15的連接端子連接到位於輸入側的電抗器；電抗器16與由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接；並且設置有反接的二極體17，其連接在電抗器16與平流電容器5之間。
如圖22所示，使用與集成IGBT標準模塊相似的表面安裝IGBT器件和二極體器件把所提出的三相-三相系統集成到一個模塊中。根據表3所示的輸入和輸出要求來設計該表面安裝IGBT器件和二極體器件。
表3 通過根據以下特定應用的要求僅改變表面安裝電力器件的類型，可以修改所提出的三相-三相電力模塊。
(1)圖22所示的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的13個表面安裝二極體14、15和3個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓/升壓型變流器10；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制3個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並從0伏到一超出最大輸入電壓的電壓控制直流線路電壓以進行脈衝幅度調製(PAM)。通過在高電力範圍內提高直流電壓，減小了位於負載側的逆變器的IGBT開關3的額定電流和位於負載側的逆變器的二極體4的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有電抗器16，並且在電抗器16與平流電容器5之間反接有二極體17。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖48的三相-三相電力模塊與圖22的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5和電抗器16。因此，通過控制3個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並從0伏到一超出最大輸入電壓的電壓控制了直流線路電壓以進行脈衝幅度調製(PAM)。通過在高電力範圍內提高直流電壓，減小了位於負載側的逆變器的IGBT開關3的額定電流和位於負載側的逆變器的二極體4的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有電抗器16，並且在電抗器16與平流電容器5之間反接有二極體17。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(2)圖23所示的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的13個表面安裝二極體14、15和3個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓型變流器10；以及位於負載側的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制3個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並從0伏到一超出最大輸入電壓的電壓控制直流線路電壓以進行脈衝幅度調製(PAM)，並且通過在高電力範圍內提高直流電壓，減小了位於負載側的逆變器的IGBT開關3的額定電流和位於負載側的逆變器的二極體4的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有二極體18，並且在二極體18與平流電容器5之間連接有電抗器19。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖49的三相-三相電力模塊與圖23的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，通過控制3個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並從0伏到一超出最大輸入電壓的電壓控制直流線路電壓以進行脈衝幅度調製(PAM)。通過在高電力範圍內提高直流電壓，減小了位於負載側的逆變器的IGBT開關3的額定電流和位於負載側的逆變器的二極體4的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有二極體18，並且在二極體18與平流電容器5之間連接有電抗器19。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(3)圖24所示的三相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的6個表面安裝二極體14；以及位於負載側的6個表面安裝二極體4和位於負載側的6個表面安裝IGBT開關3。該三相-三相電力模塊用於僅考慮效率的應用。在輸電設備網側的變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在輸電設備網側的變流器10的輸入側設置電抗器6。
圖50的三相-三相電力模塊與圖24的三相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，該三相-三相電力模塊用於僅考慮效率的應用。在輸電設備網側的變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在輸電設備網側的變流器10的輸入側設置電抗器6。
(4)圖25所示的三相-三相電力模塊是圖23的電路的擴展版。具體來說，略去了電抗器18和平流電容器5。該三相-三相電力模塊用於從電路拓樸結構中完全去除電抗器和電容器。該三相-三相電力模塊是針對其中IEC規定有效的應用而提出的。
通過根據以下特定應用的要求僅改變表面安裝電力器件的類型，可以把所提出的三相-三相電力模塊修改成單相-三相電力模塊。
(1)圖26的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的8個表面安裝二極體14、15和2個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓/升壓型變流器10；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制2個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓，以針對其中IEC規定有效的應用減少位於負載側的逆變器的IGBT和二極體的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有電抗器16，並且在電抗器16與平流電容器5之間反接有二極體17。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖51的單相-三相電力模塊與圖26的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5和電抗器16。因此，通過控制2個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓，以針對其中IEC規定有效的應用減少位於負載側的逆變器的IGBT和二極體的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有電抗器16，並且在電抗器16與平流電容器5之間反接有二極體17。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(2)圖27的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的8個表面安裝二極體14、15和2個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓/升壓型變流器10；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制2個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓，以針對其中IEC規定有效的應用減少位於負載側的逆變器的IGBT和二極體的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有二極體18，並且在二極體18與平流電容器5之間反接有電抗器19。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖52的單相-三相電力模塊與圖27的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，可以執行降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(3)圖28的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的6個表面安裝二極體14、15和1個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓/升壓型變流器10；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制1個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓，以針對其中IEC規定有效的應用減少位於負載側的逆變器的IGBT和二極體的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有電抗器16，並且在電抗器16與平流電容器5之間反接有二極體17。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖53的單相-三相電力模塊與圖28的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5和電抗器16。因此，可以執行升降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(4)圖29的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的6個表面安裝二極體14、15和1個表面安裝IGBT開關11，用於構成降壓型變流器10；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。通過控制1個IGBT開關11，減少了輸電設備網側的諧波分量電流，並控制了直流線路電壓，以針對其中IEC規定有效的應用減少位於負載側的逆變器的IGBT和二極體的額定電流。由表面安裝IGBT開關11和正接的一對二極體14構成的串聯電路並聯連接有二極體18，並且在二極體18與平流電容器5之間反接有電抗器19。因此，可以執行降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
圖54的單相-三相電力模塊與圖29的單相-三相電力模塊的不同之處僅在於前者從外部通過接合部(引線)連接了平流電容器5。因此，可以執行降壓操作。在輸入側連接有電抗器6，並且在輸入側的多個端子之間連接有電容器7。
(5)圖30所示的單相-三相電力模塊是圖27的電路的擴展版。具體來說，略去了平流電容器5和電抗器19。該單相-三相電力模塊用於從針對其中IEC規定有效的應用的電路拓樸結構中完全去除電抗器和電容器。
(6)圖31所示的單相-三相電力模塊包括位於輸電設備網側的變流器10的4個表面安裝二極體14；以及位於負載側的逆變器20的6個表面安裝二極體4和6個表面安裝IGBT開關3。該單相-三相電力模塊用於僅考慮效率的應用。在輸電設備網側的變流器10與平流電容器5之間從外部連接了電抗器8，來代替在輸電設備網側的變流器10的輸入側設置電抗器6。
根據現有技術可知各上述電力模塊中的變流器的控制和逆變器的控制，因此略去其詳細描述。
第一方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於多相-多相轉換的電力模塊、用於單相-多相轉換的電力模塊等。
第二方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第三方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第四方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
第五方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
第六方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第七方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
第八方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。
第九方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第十方面具有這樣的特徵效果使得由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第三方面或第六方面的效果相似的效果。
第十一方面具有這樣的特徵效果使得由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第九方面的效果相似的效果。
第十二方面具有這樣的特徵效果使得可以實現電壓的升降。而且，可以實現與第八方面的效果相似的效果。
第十三方面具有這樣的特徵效果使得可以實現電壓的降壓。而且，可以實現與第八方面的效果相似的效果。
第十四方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於多相-多相轉換的電力模塊、用於單相-多相轉換的電力模塊等。
第十五方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第十六方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第十七方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第十八方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。而且，可以實現與第十六方面的效果相似的效果。
第十九方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。而且，可以實現與第十六方面的效果相似的效果。
第二十方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第二十一方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。而且，可以實現與第十六方面的效果相似的效果。
第二十二方面具有這樣的特徵效果使得也可以容易地實現能夠滿足針對電源諧波分量的IEC規定的各種電力模塊。而且，可以實現與第十六方面的效果相似的效果。
第二十三方面具有這樣的特徵效果使得可以容易地實現各種電力模塊，如用於三相-三相轉換的電力模塊、用於單相-三相轉換的電力模塊等。
第二十四方面具有這樣的特徵效果使得由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第十七方面或第二十方面的效果相似的效果。
第二十五方面具有這樣的特徵效果使得由電抗器減少了電源的諧波分量。而且，可以實現與第二十三方面的效果相似的效果。
第二十六方面具有這樣的特徵效果使得可以實現電壓的升降。而且，可以實現與第二十二方面的效果相似的效果。
第二十七方面具有這樣的特徵效果使得可以實現電壓的降壓。而且，可以實現與第二十二方面的效果相似的效果。
權利要求
1.一種用於交流/交流電力轉換的電力模塊，在該電力模塊中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器(10)的多個變流器組件、多個平流電容器(5)，以及構成多相逆變器(20)的多個逆變器組件，所述電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件、至少一部分平流電容器(5)以及至少一部分逆變器組件，並且，設置有必要的跨接裝置。
2.如權利要求1所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，使用三相變流器(10)作為所述基板上可以安裝的所述多相變流器(10)，將所述平流電容器(5)的數量確定為2個，並且使用三相逆變器(20)作為所述多相逆變器(20)。
3.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體(1)及與各電晶體(1)並聯連接的二極體(2)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體(2)和/或至少一部分電晶體(1)和二極體(2)，並且設置有必要的跨接裝置。
4.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括用於各相的相互串聯連接的一對電晶體(1)及與各電晶體(1)並聯連接的二極體(2)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(1)和二極體(2)，並且設置有必要的跨接裝置。
5.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)、二極體電橋(13)以及第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
6.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
7.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)和二極體電橋(13)，並在所述基板上安裝有與所述電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
8.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對正接的第一二極體(14)；和一對反接的第二二極體(15)，相互串聯連接在電晶體(11)的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)和第二二極體(15)，並在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(14)，並且設置有必要的跨接裝置。
9.如權利要求2所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對正接的第一二極體(14)；和一對反接的第二二極體(15)，相互串聯連接在電晶體(11)的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
10.如權利要求3或權利要求6所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體(2)，並且設置分接裝置以使可在變流器(10)與平流電容器(5)之間連接有電抗器(8)。
11.如權利要求9所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，在所述基板上僅安裝有至少一部分第一二極體(12)，並且在變流器(10)與平流電容器(5)之間從外部連接有電抗器(8)。
12.如權利要求8所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述變流器(10)並聯連接有電抗器(16)，並且在電抗器(16)與平流電容器(5)之間反接有第三二極體(17)。
13.如權利要求8所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述變流器(10)並聯正接有第四二極體(18)，並且在第四二極體(18)與平流電容器(5)之間連接有電抗器(19)。
14.一種用於交流/交流電力轉換的電力模塊，在該電力模塊中，可以在已形成有必要布線的基板上安裝構成多相變流器(10)的多個變流器組件和構成多相逆變器(20)的多個逆變器組件，該電力模塊被構成為在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分變流器組件和至少一部分逆變器組件，並且設置有必要的跨接裝置。
15.如權利要求14所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，還包括可以連接有平流電容器(5)的分接裝置。
16.如權利要求14或權利要求15所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，使用三相變流器(10)作為可以安裝在所述基板上的所述多相變流器(10)，並使用三相逆變器(20)作為所述多相逆變器(20)。
17.如權利要求14或權利要求15所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體(1)及與各電晶體(1)並聯連接的二極體(2)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的僅至少一部分二極體(2)和/或至少一部分電晶體(1)和二極體(2)，並且設置有必要的跨接裝置。
18.如權利要求14或權利要求15所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的一對電晶體(1)及與各電晶體(1)並聯連接的二極體(2)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(1)和二極體(2)，並且設置有必要的跨接裝置。
19.如權利要求14或權利要求15所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)、二極體電橋(13)以及第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
20.如權利要求14或權利要求15所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
21.如權利要求16所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對反接的第一二極體(12)；和二極體電橋(13)，具有彼此相對的一對連接點，各連接到電晶體(11)的發射極端子和集電極端子，並具有被確定為輸入點和輸出點的另一對連接點，在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)和二極體電橋(13)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
22.如權利要求16所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對正接的第一二極體(14)；和一對反接的第二二極體(15)，相互串聯連接在電晶體(11)的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分電晶體(11)和第二二極體(15)，並且在所述基板上安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(14)，並且設置有必要的跨接裝置。
23.如權利要求16所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述三相變流器(10)包括針對每相相互串聯連接的電晶體(11)和一對正接的第一二極體(14)；和一對反接的第二二極體(15)，相互串聯連接在電晶體(11)的發射極端子與集電極端子之間，並且在所述基板上僅安裝有與電力模塊的所需規格相符的至少一部分第一二極體(12)，並且設置有必要的跨接裝置。
24.如權利要求20所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，在所述基板上僅安裝有至少一部分二極體(2)，並且設置分接裝置以使可在變流器(10)與平流電容器(5)之間連接電抗器(8)。
25.如權利要求23所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，在所述基板上僅安裝有至少一部分第一二極體(2)，並且設置跨接裝置以使可在變流器(10)與平流電容器(5)之間連接電抗器(8)。
26.如權利要求22所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述變流器(10)並聯連接有電抗器(16)，並且在該電抗器(16)與平流電容器(5)之間反接有第三二極體(17)。
27.如權利要求22所述的用於交流/交流電力轉換的電力模塊，其中，所述變流器(10)並聯正接有第四二極體(18)，並且在該第四二極體(18)與平流電容器(5)之間連接有電抗器(19)。
全文摘要
一種具有基本結構的電力模塊，在該基本結構中在基板上設有變流器、逆變器、平流電容器以及多個電抗器。變流器包括用於三相的三對IGBT和多個第一二極體。變流器的每對中的IGBT相互串聯連接。三對IGBT相互並聯連接。各第一二極體按反向極性並聯連接到對應的IGBT。逆變器包括用於三相的三對IGBT和多個第一二極體。逆變器的每對中的IGBT相互串聯連接。三對IGBT相互並聯連接。各第一二極體按反向極性並聯連接到對應的IGBT。平流電容器連接在變流器與逆變器之間。各電抗器連接在變流器的每對IGBT間的連接節點與未示出的AC電源的每相的輸出端子之間。根據所需規格可以略去部分變流器組件和/或部分逆變器組件，從而使該電力模塊適合各種類型的電力模塊。
文檔編號H02M1/08GK1698254SQ0382333
公開日2005年11月16日 申請日期2003年7月30日 優先權日2002年7月30日
發明者阿卜杜拉·梅基 申請人:大金工業株式會社