DE102004060583A1 - Stromschiene für ein Flachmodul - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromschiene (10, 18) und ein Stromschienenpaar (10, 18) für ein Flachmodul (2). Erfindungsgemäß weist die Stromschiene (10, 18) mehrere Anschlusslaschen (30, ..., 40) auf, die jeweils einen mit einer Bohrung (48) versehenen Anschlussbereich (50) aufweisen, wobei jede Anschlusslasche (30, ..., 40) mittels eines Schlitzes (42) aus einem Randbereich der Stromschiene (10, 18) und mittels zweier Abkantungen derart gebildet ist, dass deren Anschlussbereiche (50) in einer zur Stromschiene (10, 18) parallelen Ebene nebeneinander beabstandet angeordnet sind. Somit wird die induktivitätsarme Flachverschienung der beiden Stromschienen (10, 18) bis in den Anschlussbereich des Flachmoduls (2) fortgesetzt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromschiene und einem Stromschienenpaar für ein Flachmodul.
- Aus der Veröffentlichung mit dem Titel "EconoPACK+ A new IGBT module for optimized inverter solutions" von M. Münzer und M. Hornkamp der Firma "eupec GmbH & Co.KG", veröffentlicht unter http://www.eupec.com/de/2_PRODUCTS/2_6_Editorials/pdf/ed_pcim_2000_bostonf.pdf, ist ein Sixpack-IGBT-Modul bekannt, das gegenüber dem bis dahin bekannten IGBT-Modulen besonders flach aufgebaut ist und seine Anschlüsse, nämlich die für einen Spannungszwischenkreis und die für eine Last, einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dieses neue IGBT-Modul ist im Handel unter der Bezeichnung "EconoPACK+-Modul", erhältlich. Mittels dieses IGBT-Modul reduziert sich nicht nur das Volumen eines Umrichters, insbesondere eines Frequenzumrichters, sondern auch die Systemkosten. Außerdem verringert sich der Montageaufwand für einen Umrichter.
- Die
1 veranschaulicht die Verschaltung von drei Econo-PACK+-Modulen via Stromschienen. Jedes dieser Sixpack-Module2 bildet einen Brückenzweig eines Wechselrichters eines Frequenzumrichters hoher Leistung. Anschlüsse4 ,6 und8 eines jeden Sixpack-Moduls2 sind mit einer Stromschiene10 eines Spannungszwischenkreises des Frequenzumrichters hoher Leistung verbunden. Die Stromschiene10 bildet eine Plus-Stromschiene und die Stromschiene18 eine Minus-Stromschiene des Spannungszwischenkreises eines Frequenzumrichters hoher Leistung. Die Anschlüsse20 bis28 eines jeden Sixpack-Moduls2 sind jeweils mit einer Stromschiene U, V und W verbunden. Diese Stromschienen U, V und W bilden jeweils einen Lastanschluss. Die beiden Stromschienen10 und18 sind mittels einer Isoliereinheit planparallel eng benachbart angeordnet. Als Isoliereinheit ist eine Schiene aus Isoliermaterial vor gesehen, die die beiden Stromschienen10 und18 des Spannungszwischenkreises flächenmäßig übersteigt. Der übersteigende Bereich dieser Isolierschicht ist von der Höhe der Gleichspannung des Spannungszwischenkreises abhängig. Diese Flachverschienung ist besonders niederinduktiv. - Jede Stromschiene
10 und18 dieses Spannungszwischenkreises weist jeweils zu den Anschlüssen4 ,6 ,8 und12 ,14 ,16 Anschlusslaschen30 ,32 ,34 und36 ,38 ,40 auf, die jeweils eine Bohrung aufweisen. Der1 kann entnommen werden, dass die Anschlüsse4 ,12 und6 ,14 und8 ,16 jedes Sixpack-Moduls2 räumlich beabstandet nebeneinander angeordnet sind, wodurch die Anschlusslaschen30 ,36 und32 ,38 und34 ,40 der Stromschienen10 und18 ebenfalls räumlich beabstandet nebeneinander angeordnet sind. Dadurch wird der induktivitätsarme Aufbau der Stromschienen10 und18 des Spannungszwischenkreises im Anschlussbereich der Sixpack-Module2 verlassen. Es sind jeweils eine Anschlusslasche30 ,32 ,34 der Plus-Stromschiene10 neben einer Anschlusslasche36 ,38 ,40 der Minus-Stromschiene18 beabstandet angeordnet. Damit auch dieser Anschlussbereich der Sixpack-Module2 induktivitätsarm ist, müssten jeweils eine Anschlusslasche30 ,32 ,34 der Plus-Stromschiene10 und eine Anschlusslasche36 ,38 ,40 der Minus-Stromschiene18 planparallel eng benachbart angeordnet sein. - Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Stromschienen eines Spannungszwischenkreises eines Umrichters derart weiterzubilden, dass der Anschlussbereich eines Flachmoduls ebenfalls induktivitätsarm ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Dadurch, dass jeder Anschlusslasche mittels eines Einschnitts in einem Randbereich einer Stromschiene und mittels zweier Abkantungen derart gebildet ist, dass deren Anschlussbereiche in einer zur Stromschiene parallelen Ebene nebeneinander beabstandet angeordnet sind, während die Anschlusslaschen einer jeden Stromschiene eines Spannungszwischenkreises bis zur Anschlussebene eines Flachmoduls planparallel geführt sind. Dadurch erstreckt sich die induktivitätsarme Flachverschienung der beiden Stromschienen des Spannungszwischenkreises in den Anschlussbereich des Flachmoduls hinein. Dadurch reduziert sich die Streuinduktivität, so dass bei gleicher zugelassener Überspannung ein schnelleres Schalten des Moduls möglich ist, wodurch sich die Schaltverluste reduzieren.
- Durch die Gestaltung des Einschnitts im Randbereich der Stromschiene wird die Ausgestaltung der Anschlusslasche festgelegt, wodurch ebenso die Lage der Stromschiene des Spannungszwischenkreises zum Anschlussbereich eines Flachmoduls festgelegt wird. Da die Anschlusslasche durch Einschnitte im Randbereich einer Stromschiene gebildet werden, wird durch die Ausgestaltung der Einschnitte auch der Verschnitt der Stromschiene bestimmt.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einschnitte sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen einer Stromschiene nach der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.
-
1 zeigt eine bekannte Verschaltung dreier Sixpack-Module eines Wechselrichters mittels Stromschienen, die -
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromschiene, die -
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromschiene, in der -
4 ist eine Seitenansicht zweier planparallel geführter erfindungsgemäßer Stromschienen gemäß2 eines Spannungszwischenkreises und in der -
5 ist eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Verschienung mittels zweier Stromschienen gemäß3 dargestellt. - In der
2 ist ein Ausschnitt einer ersten Ausführungsform einer Stromschiene10 nach der Erfindung veranschaulicht. Dieser Ausschnitt betrifft die Anschlusslaschen30 ,32 und34 für die elektrische Verbindung des Sixpack-Moduls2 mit der Stromschiene10 , die die Plus-Stromschiene eines Spannungszwischenkreises eines Frequenzumrichters ist. Diese Anschlusslaschen30 ,32 und34 sind jeweils mittels eines Einschnitts42 aus einem Randbereich dieser Stromschiene10 gebildet worden. Die unterbrochenen Linien44 und46 einer jeden Anschlusslasche30 ,32 und34 verdeutlicht jeweils eine Abkantung. Außerdem weist jede Anschlusslasche30 ,32 und34 einem Anschlussbereich50 auf, in dem eine Bohrung48 angeordnet ist. Der Einschnitt42 in dieser Ausführungsform ist treppenförmig ausgebildet. Außerdem weist dieser Einschnitt42 eine vorbestimmte Breite B auf. Der Wert dieser Breite B richtet sich nach einer erzeugten Gleichspannung des Spannungszwischenkreises eines Frequenzumrichters. Der Bereich zwischen den beiden unterbrochenen Linien einer jeden Anschlusslasche30 ,32 und34 bestimmt die Lage der Stromschiene10 zu den korrespondierenden Anschlüssen4 ,6 und8 eines Sixpack-Moduls2 gemäß1 . Außerdem wird durch die Größe dieses Bereichs ein Wert einer Streuinduktivität festgelegt, die zu Beginn einer Kommutierung für eine Symmetrierung eines Stromes sorgt. Eine Stromschiene18 , die die Minus-Stromschiene eines Spannungszwischenkreises eines Frequenzumrichters bildet, ist korrespondierend zur Stromschiene10 ausgebildet. - In der
3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromschiene10 dargestellt, diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß2 dadurch, dass der Verlauf der Schlitze42 aus zwei Geraden unterschiedlicher Steigung besteht. Dadurch sind diese An schlusslaschen30 ,32 und34 mehr im Randbereich der Stromschiene10 integriert, ohne dass sich die Lage der Stromschiene10 zu den korrespondierenden Anschlüssen4 ,6 und8 eines Sixpack-Moduls2 gegenüber der Lage der Stromschiene10 nach2 ändert. Außerdem weist in dieser Ausführungsform jede Anschlusslasche30 ,32 und34 eine dreieckförmige Ausnehmung52 auf. Dadurch erhält man einen Freiraum im Anschlussbereich der Anschlüsse4 ,6 und8 des Sixpack-Moduls2 nach1 . Außerdem wird dadurch die Länge der Abkantung trotz des geänderten Verlaufs des Schlitzes42 nicht verändert. - Die
4 zeigt eine Seitenansicht zweier Stromschienen10 und18 nach2 , die planparallel eng benachbart sind. Zwischen diesen beiden Stromschienen10 und18 ist eine Isoliereinheit54 angeordnet. Diese Isoliereinheit54 ist beispielsweise eine Schiene aus Isoliermaterial, die korrespondierend zu den beiden Stromschienen10 und18 ausgestaltet ist, wobei diese flächenmäßig die beiden deckungsgleichen Stromschienen10 und18 übersteigt. Bei der Stromschiene10 sind die Anschlusslaschen30 ,32 und34 durch zwei entgegen gesetzten Abkantungen entstanden, wobei die Anschlusslaschen36 ,38 und40 der Stromschiene18 durch zwei gleiche Abkantungen entstanden sind. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlusslaschen30 ,32 ,34 und36 ,38 ,40 wird die induktivitätsarme Flachverschienung der Stromschienen10 und18 bis in den Anschlussbereich des Flachmoduls2 fortgesetzt. Dadurch wird der Wert der Streuinduktivität erheblich verringert, so dass sich der Wert einer beim Ausschaltvorgang entstehenden Überspannung reduziert oder die Schaltfrequenz erhöht werden kann. - Die
5 zeigt eine Draufsicht auf die induktivitätsarme Flachverschienung der beiden Stromschienen10 und18 in der Ausführungsform gemäß3 . Bei dieser Draufsicht ist die Stromschiene18 nicht erkennbar, da diese deckungsgleich zur Stromschiene10 verläuft. Zwischen diesen beiden planparallel eng benachbarten Stromschienen10 und18 ist die Isoliereinheit54 angeordnet, die flächenmäßig die Stromschienen10 und18 übersteigt. Dadurch ist von dieser Isoliereinheit54 nur ein umlaufender Rand56 zu sehen. Die Breite dieses umlaufenden Randes56 ist abhängig von der an den beiden Stromschienen10 und18 anstehenden Zwischenkreis-Spannung. Die Breite muss derart gewählt werden, dass die Luftstrecke von der Stromschiene10 zur Stromschiene18 nicht durchschlagen werden kann. - Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlusslaschen einer Stromschiene wird erreicht, dass die hohe Streuinduktivität im Anschlussbereich erheblich verringert wird. Dadurch kann das an den Stromschienen
10 und18 angeschlossene Flachmodul2 mit einer höheren Pulsfrequenz betrieben werden, ohne dass die Schaltverluste zunehmen. Somit wird die induktivitätsarme Flachverschienung der beiden Stromschienen10 und18 bis in den Anschlussbereich des Flachmoduls2 fortgesetzt.
Claims (7)
- Stromschiene (
10 ,18 ) mit mehreren Anschlusslaschen (30 ,32 ,34 ,36 ,38 ,40 ), die jeweils einen mit einer Bohrung (48 ) versehenen Anschlussbereich (50 ) aufweisen, wobei jede Anschlusslasche (30 ,32 ,34 ,36 ,38 ,40 ) mittels eines Einschnitts (42 ) aus einem Randbereich der Stromschiene (10 ,18 ) und mittels zweier Abkantungen derart gebildet sind, dass deren Anschlussbereiche (50 ) in einer zur Stromschiene (10 ,18 ) parallelen Ebene nebeneinander beabstandet angeordnet sind. - Stromschiene (
10 ,18 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (42 ) treppenförmig ist. - Stromschiene (
10 ,18 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (42 ) aus zwei Geraden unterschiedlicher Steigung besteht. - Stromschiene (
10 ,18 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (42 ) eine vorbestimmte Breite (B) aufweist. - Stromschiene (
10 ,18 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (42 ) eine vorbestimmte Länge aufweist. - Stromschienenpaar mit zwei Stromschienen (
10 ,18 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Stromschienen (10 ,18 ) mittels einer Isoliereinheit (54 ) planparallel eng benachbart sind, und wobei die Anschlussbereiche (50 ) der Anschlusslaschen (30 ,32 ,34 und36 ,38 ,40 ) der beiden Stromschienen (10 und18 ) in einer Ebene nebeneinander beabstandet angeordnet sind. - Stromschienenpaar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliereinheit (
54 ) die beiden Stromschienen (10 ,18 ) jeweils überragt.
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