本发明涉及一种模块化变流器(1)，具有连接组件(2)、控制组件(3)、供电组件(4)、背板组件(5)和负载组件(6)，其中通过连接组件(2)可以分配输入和输出信号(7，8)以及输入和输出交流电压(9，10)，通过控制组件(3)的控制单元(11)能够为逆变器(15)生成第一控制信号(12)，通过在供电组件(4)的整流器(13)能够将初级电网(30)的输入交流电压(9)转换成中间电路直流电压(16)，通过直流电压中间电路(17)和背板组件(5)的控制信号电路(18)可以为逆变器(15)分配中间电路直流电压(16)和第一控制信号(12)，通过负载组件(6)的逆变器(15)可以将中间电路直流电压(16)转换成用于负载(27)或次级电网的输出交流电压(10)，逆变器(15)具有由GaN或InGaN制成的功率半导体开关(19)，其能够以至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行，并且连接组件(2)和背板组件(5)分别与控制组件(3)、供电组件(4)和负载组件(6)通过可松脱的机械连接(31)电连接。本发明还涉及一种具有模块化变流器(1)和变流器扩展组件(24)的模块化变流器系统(23)。
1.一种模块化变流器(1)，具有连接组件(2)、控制组件(3)、供电组件(4)、背板组件(5)和负载组件(6)，其中‑借助于所述连接组件(2)能够分配输入信号(7)和输出信号(8)以及输入交流电压(9)和输出交流电压(10)，‑借助于所述控制组件(3)的控制单元(11)能够为逆变器(15)生成第一控制信号(12)，‑借助于所述供电组件(4)的整流器(13)能够将初级电网(30)的输入交流电压(9)转换为中间电路直流电压(16)，‑借助于直流电压中间电路(17)和所述背板组件(5)的控制信号电路(18)能够为所述逆变器(15)分配所述中间电路直流电压(16)和所述第一控制信号(12)，‑借助于所述负载组件(6)的所述逆变器(15)能够将所述中间电路直流电压(16)转换为用于负载(27)或次级电网的输出交流电压(10)，‑所述逆变器(15)具有由GaN或InGaN制成的功率半导体开关(19)，所述功率半导体开关能够以至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行，并且‑所述连接组件(2)和所述背板组件(5)分别借助于能松脱的机械连接(31)与所述控制组件(3)、所述供电组件(4)和所述负载组件(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的模块化变流器(1)，其中，所述整流器(13)具有由GaN或InGaN制成的功率半导体开关(19)，该功率半导体开关能够以至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行。
3.根据权利要求2所述的模块化变流器(1)，其中，借助于所述控制组件(3)的所述控制单元(11)能够产生用于所述整流器(13)的第二控制信号(14)，并且其中，借助于所述背板组件(5)的所述控制信号电路(18)能够为所述整流器(13)分配所述第二控制信号(14)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化变流器(1)，具有电容器组件(20)，所述电容器组件具有中间电路电容器(21)和/或具有换向电容器，其中，所述电容器组件(20)借助于能松脱的机械连接(31)至少与所述背板组件(5)电连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化变流器(1)，具有EMV组件(22)，所述EMV组件带有LC滤波电路(32)，其中，所述EMV组件(22)借助于能松脱的机械连接(31)之一至少与所述连接组件(2)电连接。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化变流器(1)，具有另外的供电组件，所述另外的供电组件带有另外的整流器，所述另外的供电组件借助于能松脱的机械连接与第一连接组件和第一背板组件电连接。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化变流器(1)，具有另外的负载组件(25)，所述另外的负载组件带有另外的逆变器(26)，其中，所述另外的负载组件(25)借助于能松脱的机械连接(31)与所述连接组件(2)和所述背板组件(5)电连接。
8.根据权利要求7所述的模块化变流器(1)，其中，负载或次级电网能够一同借助于所述负载组件的所述逆变器和所述另外的负载组件的所述另外的逆变器来运行。
9.根据权利要求7所述的模块化变流器(1)，其中，所述负载(27)或所述次级电网能够借助于所述负载组件(6)的所述逆变器(15)来运行，并且另外的负载或另外的次级电网(28)能够借助于所述另外的负载组件(25)的所述另外的逆变器(26)来运行。
10.根据权利要求中1至3任一项所述的模块化变流器(1)，其中，所述能松脱的机械连接(31)设计为无螺纹的插接连接。
11.根据权利要求中1至3任一项所述的模块化变流器(1)，其中，所述功率半导体开关(19)能够以至少7A的开关电流运行。
12.一种模块化变流器系统(23)，具有根据权利要求1至11中任一项所述的模块化变流器(1)、背板总线(33)和变流器扩展模块(24)，所述变流器扩展模块具有模块连接组件(35)、模块耦联组件(36)、模块背板组件(37)和模块负载组件(38)，其中‑借助于所述模块连接组件(35)能够分配模块输入信号和输出信号以及模块输出交流电压(39)，‑借助于所述模块耦联组件(36)能够为模块逆变器(41)分配第四控制信号(34)，所述第四控制信号能够在所述模块化变流器(1)的控制组件(3)的控制单元(11)中或者在所述模块耦联组件(36)的模块控制单元(56)中生成，‑借助于模块直流电压中间电路(42)和所述模块背板组件(37)的模块控制信号电路(43)能够为所述模块逆变器(41)分配模块中间电路直流电压(44)和所述第四控制信号(34)，‑借助于所述模块负载组件(38)的所述模块逆变器(41)能够将所述模块中间电路直流电压(44)转换为用于模块负载(45)或模块次级电网的模块输出交流电压(39)，‑所述模块逆变器(41)的功率半导体开关(19)由GaN或InGaN制成，并且能够以至少
400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行，并且
‑所述模块连接组件(35)和所述模块背板组件(37)分别借助于能松脱的机械模块连接(48)与所述模块耦联组件(36)和所述模块负载组件(38)电连接。
13.根据权利要求12所述的模块化变流器系统(23)，其中
‑借助于所述背板总线(33)通过所述背板总线的背板总线直流电压电路(46)，能够将所述模块化变流器(1)的所述直流电压中间电路(17)的中间电路直流电压(16)作为用于所述模块逆变器(41)的模块中间电路直流电压(44)分配给所述变流器扩展模块(24)的模块直流电压中间电路(42)，以及‑借助于所述背板总线(33)通过所述背板总线的背板总线控制信号电路(47)，能够将所述第四控制信号(34)从所述模块化变流器(1)的所述控制信号电路(18)分配到所述变流器扩展模块(24)的模块控制信号电路(43)以用于所述模块逆变器(41)。
14.根据权利要求12或13所述的模块化变流器系统(23)，其中，所述变流器扩展模块(24)具有另外的模块负载组件(50)，所述另外的模块负载组件带有另外的模块逆变器(51)，并且其中，所述模块连接组件(35)和所述模块背板组件(37)借助于能松脱的机械模块连接(48)与所述另外的模块负载组件(50)电连接。
15.根据权利要求12或13所述的模块化变流器系统(23)，其中，所述背板总线(33)借助于能松脱的机械背板总线连接(49)与所述模块化变流器(1)和所述变流器扩展模块(24)电连接，并且其中，所述能松脱的机械模块连接(48)和所述能松脱的机械背板总线连接(49)设计为无螺纹的插接连接。
模块化变流器和模块化变流器系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种模块化变流器，其具有连接组件、控制组件、供电组件、背板组件和负载组件，以及涉及一种模块化变流器系统，具有模块化变流器、背板总线和变流器扩展模块。
背景技术
[0002] 现今在大多情况下，电变流器具有功率半导体开关或者具有带有布置在桥式电路中的基于硅(例如Si或SiC)的功率半导体开关的功率模块，为了对例如与运行相关地出现的热量进行散热，该电变流器通常需要实心(massiv)金属冷却体。当常规的功率半导体开关要在例如大于400V的高截止电压、例如大于40kHz的高时钟频率以及大于7A的开关电流的操作中操作时，尤其如此。
[0003] 现今形成这种电变流器(尤其是具有直流中间电路的变频器)的基本结构组件仅涉及一些基础变流器组件、例如功率部件，这些基础变流器组件由用于直流和交流的功率模块、用于冷却功率模块的功率半导体开关的实心金属冷却体以及用于调节逆变器或整流器(例如使用自换向整流器)的控制单元构成。这些基础变流器组件基本上构成了当前设计的电变流器的只能在很少的自由度上进行更改的核心，因此在多种变流器类型上和经过多个代次后，电变流器在设计自由度方面很大程度上保持技术不变。
[0004] 例如，功率模块通常一方面直接地与实心金属冷却体机械连接，并另一方面与功率板尽可能直接接触，该功率板包含功率半导体开关的驱控电子装置。
[0005] 在现今的变流器解决方案中，实心金属冷却体通常还完全地或作为变流器壳体的一部分来承担变流器壳体的功能，在针对获得其他功能方面对该电变化器进行结构调整或改变时，这由于要执行的、尤其在其变流器组件方面的大范围更改的原因，附加地限制了灵活性。
[0006] 封装的功率模块当前被用于大多数功率等级，使得这些功率模块在结构上(即空间需求和热平衡的角度)还在电气上(即电感和欧姆连接的角度)都作为中央的变流器组件，并且在此导致用于每种设备尺寸的高昂开发成本和在生产时显著的开销。
[0007] 因此，对于用户而言的问题是使变流器产品适应特定客户需求的可能性很小。例如，尤其对于驱动逆变器来说，有多种应用领域，与此相关的是，这些电变流器有不同的电气要求，例如关于它们的过载能力、电磁兼容性(EMV)和特定的电网连接要求。
[0008] 为了仍然尽可能地满足这些要求，当前提供的变流器类型被设计为，使得其经常包含多种功能。由此，它们通常尺寸过大且成本高昂，这意味着客户必须购买不需要的技术功能。除此之外，在工厂和机械工程的创新技术中使用时，安装空间的大小以及紧凑、灵活的结构对于此类电变流器的适用性越来越重要。
[0009] 例如，如果控制单元照常设计用于调节所有功率等级的逆变器或者整流器，则会出现问题。在进一步研发、匹配或更改的情况下，通常必须考虑或修改电变流器的变流器组件的在技术/工艺上的大量功能或者甚至完全重新开发。
[0010] 在此背景下，例如功率模块的并行接通仅能在改变逆变器或者整流器的驱控时通过高耗费尤其在控制单元的布局中才能够实现。
[0011] 例如，在没有外部电感器的情况下，单体变流器无法并行运行，这导致用户要求将此类电感器集成到当今的电变流器中。然而，由于要在变流器产品上付出的、用于此类劳动密集型设计变更的高昂开发和实施成本，这种选择对于用户来说又不具吸引力，其中，到修改的变流器产品面世之前的时间周期也被认为相当长。
发明内容
[0012] 因此，本发明的目的是提供一种能模块化组合的电变流器和和变流器系统，其通过能灵活地组合的电子组件或者变流器组件来满足技术/功能上的用户要求并且与现有技术相比还可以同时实现与变流器系统相结合的电变流器的节省空间和紧凑的构造。
[0013] 该目的通过根据本发明第一方面的模块化变流器来实现。此外，该目的通过根据本发明第二方面的模块化变流器系统来实现。
[0014] 本发明尤其基于以下知识：通过引入由GaN或InGaN制成的具有高带隙的、特别是以截止电压(>400V)和高时钟频率(>40kHz)在大于A的开关电流的情况下运行的功率半导体开关，由于新的冷却概念便能够放弃至今为止所使用的实心金属冷却体(其通常完全或至少部分地集成在电变流器的外壳底盘和/或外壳盖中)，或者至少可以大大降低所使用的冷却体的在空间和材料方面的要求。
[0015] 这又为在模块化变流器或者具有模块化转换的变流器系统中灵活使用技术/工艺、即功能上封装的电子组件开辟了新的选择。在整个按功率级别限定的变流器界限范围内，模块化变流器的电子组件可以容易地调整规模并进而可以更经济地使用。
[0016] 通过借助于这种在功能上设计的电子组件的新结构概念而实现的更紧凑的布置方式，就能够得到对于在迄今也在新的应用领域中使用这些模块化变流器的新的可能性。
[0017] 为了实现该目的，提出了一种模块化变流器，其具有连接组件、控制组件、供电组件、背板组件和负载组件，其中，借助于输入模块能够分配输入和输出信号以及输入和输出交流电压，其中，借助于控制组件的控制单元能够生成用于逆变器的第一控制信号，其中，借助于供电模块的整流器能够将初级电网的输入交流电压转换为中间电路直流电压，其中，借助于直流电路中间电压和背板组件的控制信号电路能够为逆变器分配中间电路直流电压和第一控制信号，其中，借助于负载组件的逆变器将中间电路直流电压转换为用于负载或次级电网的输出交流电压，其中，逆变器具有由GaN或InGaN制成的功率半导体开关，其可以在至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率下运行，并且其中，连接组件和背板组件借助于能松脱的机械连接分别与控制组件、供电组件和负载组件电连接。
[0018] 在使用由GaN或InGaN制成的功率半导体开关时，其与基于硅的功率半导体开关相比在高截止电压和时钟频率下产生的热量损失要少得多，通过新的冷却概念可以省去实心金属散热器，而实心金属散热器作为电变流器的中央变流器组件迄今为止决定了机械机构并需要相当大的安装空间变流器。
[0019] 有利地认识到，现在为组件在技术/工艺上的、或取决于要求的功能性封装的新型结构化，实现了更大的自由度。
[0020] 借助于根据本发明的模块化变流器的按功能设计且以其功能执行来封装的组件，能够利用现在可以紧凑地实现的模块化变流器的机械结构，有利地以可按用户的要求调整规模、可低开销地开发并且可经济地替换的方式，实施变流器可限定的技术/工艺任务和为此所需的在模块化变流器内的电子部件。
[0021] 因此，所提出的模块化变流器的组件构成了电变流器的模块化设计原理的基础。每个组件都可以根据需要或者结合模块化变流器进行进一步开发。
[0022] 这不仅会涉及组件的技术/工艺上的功能的适应性，而且还会涉及模块变流器的应用领域的优化/生成(例如多轴驱动器的运行或馈入不同的电网)、模块变流器的安装空间优化、信号和电力传输的优化、关于电子元器件的材料要求的优化、以及出于维护目的或者针对升级的可行性对组件的简单且经济的互换性的优化。
[0023] 在各个实施例中给出了模块化变流器的有利设计方案。
[0024] 在根据本发明的模块化变流器的第一有利设计方案中，整流器具有由GaN或InGaN制成的功率半导体开关，其可以以至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行。
[0025] 除了外部控制的整流器之外，在此还可以通过所使用的功率半导体开关来运行自换向整流器，这有利地提高了可以在直流电压中间电路上产生的中间电路直流电压的质量。
[0026] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利设计方案中，借助于控制组件的控制单元可以产生用于整流器的第二控制信号，并且借助于背板组件的控制信号电路可以为整流器分配第二控制信号。
[0027] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利设计方案中，模块化变流器具有电容器组件，该电容器组件具有中间电路电容器和/或换向电容器，其中，该电容器组件通过能松脱的机械连接至少与背板组件电连接。
[0028] 借助于独立可用且规模可调的电容器组件，可以以低成本的初始装备或组件适配的形式以有利的方式为模块化变流器的特定应用需求提供在类型和功率大小上不同的电容器。在一些应用中，除了例如在背板组件上直接布置在直流电压中间电路处的中间电路电容器之外，在模块化变流器中布置有用于借助于电容器组件进行快速换向过程的换向电容器。
[0029] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，模块化变流器具有带有LC滤波电路的EMV组件，该EMV组件借助于能松脱的机械连接之一至少与连接组件电连接。
[0030] 这样的EMV组件以有利的方式可以以电气方式在交流电压侧布置在供电组件之前，在直流电压侧布置在供电组件与负载组件之间的背板组件的直流电压中间电路处，或者也在交流电压侧布置在负载组件处。
[0031] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，模块化变流器具有带有另外的整流器的另外的供电组件，该另外的供电组件借助于可松脱的机械连接与第一连接组件和第一背板组件电连接。
[0032] 借助于该另外的供电组件，模块化变流器可以例如以有利的方式借助于接通和切断另外的整流器来调节其在模块化变流器的电输入侧(馈入侧)的供电功率。如果另外的整流器例如是自换向整流器，则可以实现对供电功率的调节的规模高度可调性。
[0033] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，模块化变流器具有带有另外的逆变器的另外的负载组件，其中，该另外的负载组件通过能松脱的机械连接与连接组件和背板组件电连接。
[0034] 借助于该另外的负载组件，模块化变流器能够例如以有利的方式通过接通和切断另外的逆变器来调节其在模块化变频器的电气输出侧(负载侧)的输出功率。
[0035] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，借助于负载组件的逆变器和另外的负载组件的另外的逆变器能够一同运行负载或次级电网。
[0036] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，借助于负载组件的逆变器能够运行负载或次级电网，并且通过另外的负载组件的另外的逆变器能够运行另外的负载或另外的次级电网。
[0037] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，能松脱的机械连接被设计为无螺纹的插接连接。
[0038] 根据本发明的模块化变流器的这一有利的设计方案使得可以进一步有利地减小用于组件之间的机械连接的安装空间。这也可以使组件更紧密地嵌套。
[0039] 在根据本发明的模块化变流器的另一有利的设计方案中，功率半导体开关可以以至少7A的开关电流来运行。
[0040] 为了实现该目的，还提出了一种模块化变流器系统，其具有：根据本发明的模块化变流器；背板总线；和变流器扩展模块，该变流器扩展模块具有模块连接组件；模块耦联组件；模块背板组件和模块负载组件，其中，通过模块连接组件能够分配输入和输出信号以及模块输出交流电压，其中，通过模块耦联组件能够为模块逆变器生成第四控制信号，该第四控制信号可以在模块化变流器的控制组件的控制单元中或在模块耦联组件的模块控制单元中生成，其中，通过模块直流电压中间电路和模块背板组件的模块控制信号电路能够为模块逆变器分配模块中间电路直流电压和第四控制信号，其中，通过模块负载组件的模块逆变器能够将模块中间电路直流电压转换为用于模块负载或模块次级电网的模块输出交流电压，其中，模块逆变器的功率半导体开关由GaN或InGaN制成，并且能够在至少为400V的截止电压和至少为40kHz的时钟频率下运行，并且其中模块连接组件和模块背板组件分别通过能松脱的机械模块连接与模块耦联模块和模块负载组件电连接。
[0041] 模块化变流器系统允许以布置在变流器扩展模块中的模块组件对模块化变流器的组件按要求进行扩展。在此，模块化变流器和变流器扩展组件的空间布置既可以集中设计，也可以分散设计，这仅仅需要对背板总线在其背板总线直流电压电路和背板总线控制信号电路方面进行设计。
[0042] 在模块化变流器系统的第一有利设计方案中，借助于背板总线通过其背板总线直流电压电路，能够将模块化变流器的直流电压中间电路的中间电路直流电压作为用于模块逆变器的中间电路直流电压分配给变流器扩展模块的模块直流电压中间电路，以及借助于背板总线通过其背板总线控制信号电路，能够将第四控制信号从模块化变流器的控制信号电路分配到变流器扩展模块的模块控制信号电路以用于模块逆变器。
[0043] 因此有利地，背板总线不仅将模块化变流器的控制信号电路的第四控制信号传输到变流器扩展组件的模块逆变器，而且还为模块逆变器提供模块化变流器的直流电压中间电路的中间电路直流电压。因此，除了控制信号以外，还通过模块化变流器来提供用于变流器扩展组件的模块逆变器的电力，模块化变流器的输入模块的整流器在运行期间产生该电力。
[0044] 在模块化变流器系统的另一有利的设计方案中，变流器扩展组件具有带有另外的模块逆变器的另外的模块负载组件，并且其中该模块连接组件和模块背板组件通过能松脱的机械模块连接与另外的模块负载组件电连接。
[0045] 在模块化变流器系统的另一有利的设计方案中，背板总线与电变流器和变流器扩展组件通过可松脱的机械背板总线连接电连接，并且能松脱的机械模块连接和能松脱的机械背板总线连接设计为无螺纹的插接连接。
[0046] 根据本发明的模块化变流器系统的该有利设计方案有利地允许减小用于模块化变流器到变流器扩展组件的机械连接的安装空间。这也使得模块变流器系统的组件能够更紧密地嵌套。
附图说明
[0047] 结合以下示例性实施例的描述，可以更清楚地理解本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式，下面结合附图对它们进行更详细地说明。图中示出：
[0048] 图1示出了根据现有技术的电变流器的示意图；
[0049] 图2示出了根据本发明的模块化变流器的第一示意图；
[0050] 图3示出了根据图2的根据本发明的模块化变流器的另一示意图；以及[0051] 图4示出了根据本发明的模块化变流器系统的示意图，该模块化变流器系统具有根据图2的模块化变流器并具有变流器扩展组件。
具体实施方式
[0052] 图1示出了根据现有技术的电变流器的示意图。
[0053] 该电变流器具有作为变流器部件的至少一个具有功率半导体开关的整流器13、带有中间电路电容器21的直流电压中间电路17、带有功率半导体开关的逆变器15以及用于驱控功率半导体开关的控制单元11。
[0054] 借助于在该情况下的交流电网的三相交流电压线53通过交流电压接口52连接到电变流器的整流器13的初级电网30，在运行中提供用于运行电变流器的输入交流电压9。
[0055] 整流器13将初级电网30的三相输入交流电压9转换成直流电压中间电路17中的中间电路直流电压16。为此，整流器13的功率半导体开关借助于由控制单元11产生的第二控制信号14进行通断。
[0056] 为了充分缓冲和平滑中间电路直流电压16，中间电路电容器21在电变流器的直流电压中间电路17处工作。中间电路直流电压16又借助于逆变器15被转换成另外的交流电网的三相输出交流电压10。为此，逆变器15的功率半导体开关借助于由控制单元11产生的第一控制信号12进行通断。
[0057] 逆变器15通过其交流电压接口52和交流电压线53与负载27连接，在该情况下是与交流电机连接，该负载在运行期间由电变流器供应电能并进而运行。
[0058] 在已知的电变流器中，这种电变流器的技术/工艺功能被划分在硬件和软件的各个级别上，部分被划分到所提到的多个变流器部件上。在此也没有在总体上给出，结合图1的示意电路图所预期的、封装在独立的功能组件中的分层的结构性构造。
[0059] 图2示出了根据本发明的模块化变流器1的第一示意图。
[0060] 模块化变流器1具有作为组件或变流器部件的：连接组件2、控制组件3、供电组件4、背板组件5和负载组件6，其中，连接组件2和背板组件5借助于能松脱的机械连接31分别与控制组件3、供电组件4和负载组件6电连接。
[0061] 通过连接组件2，在此例如通过模块化变流器1的信号线55和信号接口54分别接收或输出输入和输出信号7、8。通过这些信号7、8，模块化变流器1例如可以与更高级别的驱动器调节器、更高级别的网络调节器或自动化系统进行通信，还可以与对其驱动器调节器来说有可能必要的致动器(例如保护开关)和传感器(例如速度传感器)进行通信并输出或接收相应的信息。
[0062] 例如来自传感器的输入信号7通过连接组件2向模块化变流器1的内部被分配到控制组件3的控制单元11中，以进行进一步处理。去向例如致动器的输出信号8从控制组件3的控制单元11经由连接组件2被分配向模块化变流器1的外部，以进行进一步处理。
[0063] 此外，借助于图2中的连接组件2，输入和输出交流电压9、10例如被分配向模块化变流器1的内部和外部。
[0064] 来自在此为交流电网的初级网络30的输入交流电压9通过在此的三相交流电压线53和交流电压接口52施加在模块化变流器1上，并通过连接组件2分配给供电模块4的整流器13。
[0065] 控制组件3的控制单元11产生用于整流器13的功率半导体开关19的第二控制信号14，其中，第二控制信号14经由背板组件5的控制信号电路18被分配给整流器13。
[0066] 在运行中，整流器13将初级电网30的输入交流电压9转换成布置在背板组件5上的直流电压中间电路17的中间电路直流电压16，其中，该中间电路直流电压16借助于背板组件5上的直流电压中间电路17被分配给负载组件6的逆变器15。
[0067] 借助于在控制组件3的控制单元11中生成的用于逆变器15的功率半导体开关19的第一控制信号12，负载组件6的逆变器15将直流电压中间电路17的中间电路直流电压16转换成用于运行负载27(在此为交流电机)的输出交流电压10。第一控制信号12经由背板组件5的控制信号电路18被分配给负载组件6上的逆变器15。逆变器15处的输出交流电压10还通过连接组件2以及交流电压线53和交流电压接口52被分配给负载27。
[0068] 整流器13和逆变器15的功率半导体开关19由GaN或InGaN制成，并且以至少400V的截止电压和至少40kHz的时钟频率运行。
[0069] 图3示出了如图2所示的根据本发明的模块化变流器1的另一示意图。
[0070] 除了在图2中示出并在功能上描述的模块化变流器1的组件之外，在图3中另外示出了具有中间电路电容器21的电容器组件20，具有另外的逆变器26的另外的负载组件25和具有LC滤波电路32的EMV组件22。
[0071] 电容器组件20至少通过能松脱的机械连接31与背板组件5电连接，另外的负载组件25通过能松脱的机械连接31与连接组件2和背板组件5电连接，并且EMV组件22通过能松脱的机械连接件31至少与连接组件2电连接。
[0072] 在运行期间，在电容器组件20的中间电路电容器21上在电力方面施加有背板组件5的直流电压中间电路17的中间电路直流电压16。在结构上，电容器组件20布置在具有整流器13的供电组件4和具有逆变器15的负载组件6之间。
[0073] 在运行期间，在另外的负载组件25的另外的逆变器26上在电力方面，在输入侧同样施加有背板组件5的直流电压中间电路17的中间电路直流电压16，并且在输出侧施加有由另外的逆变器26产生的输出交流电压10。在结构上，另外的负载组件25布置在带有逆变器15的负载组件6和带有LC滤波电路32的EMV组件22之间。
[0074] 在运行期间，在EMV组件22的LC滤波电路32上施加有由另外的逆变器26产生的输出交流电压10。在结构上，EMV组件22布置在具有另外的逆变器26的另外的负载组件25之后。
[0075] 借助于在控制组件3的控制单元11中产生的、用于另外的负载组件25的另外的逆变器26的功率半导体开关19的第三控制信号40，对用于产生交流输出电压10的功率半导体开关19进行驱控。来自控制组件3的控制单元11的该第三控制信号40经由背板组件5的控制信号电路18被分配给负载组件25上的另外的逆变器26。
[0076] 被另外的负载组件22的另外的逆变器26从中间电路电压16转换来的输出交流电压10，通过EMV组件22的LC滤波电路32、连接组件2以及交流电压线53和交流电压接口52被分配到另外的次级电网28。
[0077] 图4示出了根据本发明的模块化变流器系统23的示意图，该模块化变流器系统具有根据图2的模块化变流器1和变流器扩展模块24。
[0078] 模块化变流器系统23的模块化变流器1在此例如对应于图2所示的模块化变流器1。
[0079] 背板总线33借助于能松脱的机械连接49与模块化变流器1以及变流器扩展组件24电连接。
[0080] 变流器扩展组件24具有作为模块组件或者变流器扩展模块组件的模块连接组件35、模块耦联组件36、模块背板组件37、模块负载组件38和另外的模块负载模块50，其中，模块连接组件35和模块背板组件37借助于能松脱的机械连接48分别与模块耦联组件36、模块负载组件38和另外的模块负载组件50电连接。
[0081] 经由背板总线33的背板总线‑直流电压电路46，由模块变流器1的直流电压中间电路17输出的中间电路直流电压16以模块背板组件37的模块直流电压中间电路42的模块中间电路直流电压44的形式施加在模块负载组件38的模块逆变器41、以及在另外的模块负载组件50的另外的模块逆变器51上变流器。
[0082] 在此，用于模块负载组件38的模块逆变器41的功率半导体开关19的第四控制信号34和/或用于另外的模块负载组件50的另外的模块逆变器51的功率半导体开关19的第五控制信号29，都可以由模块变流器1的控制组件3的控制单元11以及由变流器扩展模块24的模块耦联组件36的模块控制单元56产生。
[0083] 如果第四控制信号34和/或第五控制信号29由模块化变流器1的控制组件3的控制单元11产生，则这些信号经由模块化变流器1的背板组件5的控制信号电路18、背板总线33的背板总线控制信号电路47和模块背板组件37的模块控制信号电路43被分别分配给模块逆变器41(第四控制信号34)和/或另外的模块逆变器50(第五控制信号29)。
[0084] 如果第四控制信号34和/或第五控制信号29由变流器扩展模块24的模块耦联组件36的模块控制单元56生成，则这些信号经由模块背板组件37的模块控制信号电路43被分别分配给模块逆变器41(第四控制信号34)和/或分配给另外的模块逆变器50(第五控制信号
29)。
[0085] 在图4的应用示例中，模块逆变器41通过用于驱动其半导体开关19的第四控制信号34并且另外的模块逆变器51通过用于驱动其功率半导体开关19的第五控制信号29来产生共同的输出交流电压39。
[0086] 不仅模块逆变器41而且还有另外的模块逆变器51都通过变流器扩展模块24的交流电压接口52和交流电压线53与模块负载45电连接，在该情况下该模块负载是交流电机，在运行期间在该负载上施加公共输出交流电压39。
