[发明专利]功率转换器和功率转换器的组装方法

说明书

本发明提供了一种通过模块化功率组件设计构造功率转换器的概念。可以通过合并多个模块化功率组件单元1来分别适应所述功率转换器的功能和功率范围。为了适应所述功率转换器的所述功率范围，可以并联合并多个模块化功率组件单元1。

技术领域

本发明涉及一种功率转换器以及一种用于组装功率转换器的组装方法。具体而言，本发明涉及一种功率转换器以及一种模块化设计的功率转换器的组装方法。

背景技术

功率转换器在许多应用中使用。例如，功率转换器在逆变器中将直流电(directcurrent，DC)变为交流电(alternating current，AC)，在整流器中将交流电变为直流电，在DC/DC转换器中改变直流电的电压，或者在转换器中改变交流电的电压和/或频率。

US 7,667,952 B2公开了一种与逆变器关联的具有电容器阵列的连接系统，其中，电容器通过接线排连接并通过绝缘层隔开，接线排由堆叠的极性不同的两个细条组成。

功率转换器在不间断电源(uninterruptible power supply，UPS)等中使用。在这一应用中，对外部电源的交流电进行整流以对电池充电。当外部电源中断时，调整电池的直流电以便维持内部电源。

此外，功率转换器还用于可再生能源生成方面。例如，风力发电机或光伏板通常产生直流电。因此，能源必须转变为交流电以将能源注入公共电网。

另外，功率转换器还用于许多其它领域，例如，电机驱动、主动前端(active frontends，AFE)、并网逆变器(grid-tied inverter，GTI)和许多其它应用。

对于所有这些应用，功率转换器包括电源模块。这些电源模块包括绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)和/或二极管芯片。根据功率范围以及根据所需应用，必须选择一个合适的电源模块。

上述应用的功率范围通常在非常大的范围中变化，该范围从50kVA直至2MVA以及更大。因此，需要针对各个应用的许多专用电源模块以及每个功率转换器的所需功率范围。因此，必须针对许多电源模块中的每一个设计单独的功率转换器。通过使用大量不同的电源模块，所有这些专用电源模块的设计导致每个单独的电源模块的每项成本相对高。

此外，许多不同电源模块中的每一个要求单独的控制电路。因此，单独设计针对所有电源模块和所用电源模块的功率转换器同样要求巨大工程量。

功率转换器通常针对专用功率范围设计，并且功率转换器使用专用电源模块和专用控制电路，这两者都适用于特定应用和预定功率范围。因此，之后不可能改变功率转换器的功率范围。当应用的功率范围改变时，需要具有新电源模块和新控制电路的全新功率转换器。

此外，功率转换器通常具有高热功率损耗，导致各个部件发热。为了避免因功率转换器的高温度而引起的损坏，必须对功率转换器的部件，尤其是IGBT和二极管芯片进行散热。为此，需要一种强制性散热系统，例如，液冷系统或风冷系统。这样一种散热系统的体积通常需要很大，导致功率转换器的尺寸很大。

因此，需要一种能够很容易适应功率范围的功率转换器，其中，可以事后使功率范围适应。

还需要一种能够适用于不同应用的功率转换器。

还需要一种能够基于少量标准电源模块制造的功率转换器。

此外，需要一种提供有效散热并具有相对较小尺寸的功率转换器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种具有多个模块化功率组件单元的功率转换器，每个模块化功率组件单元包括：多个电源模块，每个电源模块与一个独立的驱动单元连接；电容器；用于连接所述电源模块与所述电容器的连接构件；以及电接口，其中，所述多个模块化功率组件单元的每个电接口均具有相同的结构。