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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Umrichter zum Konvertieren
des Ausgangs einer Gleichstrom-Energiequelle, wie etwa einer Solarzelle,
einer Kraftstoffzelle, einer wiederaufladbaren Zelle oder dergleichen
in eine Wechselstromenergie für
eine Zufuhr zu einem Gerät,
das diese benötigt,
und insbesondere einen Umrichter, der einen DC/DC-Konverter einschließt.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Ein
Umrichter für
ein Solarlicht-Energieerzeugungssystem konvertiert die Gleichstrom-(DC-)Energie,
die von Solarzellen erzeugt wird, unter Verwendung einer DC/AC-Konvertierungseinrichtung
in eine Wechselstrom-(AC-)Energie, die eine kommerzielle Frequenz
aufweist. Der Ausgang des Umrichters wird einer Wechselstromlast
zugeführt,
die mit einer kommerziellen Energieleitung verbunden ist, um so
aus der kommerziellen Energie extrahiert zu werden.
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16 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Umrichters zeigt.
Mit der Eingangsseite des Umrichters 4 sind Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 parallel
verbunden, wobei jedes aus einer Mehrzahl von Solarzellentafeln 10 besteht, die
integral in Reihe zusammengehalten werden. Die Ausgangsseiten der
Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 sind
mit einer DC/AC-Konversionsschaltung 3 verbunden, so dass
ihre Ausgänge
in eine Wechselstromenergie konvertiert werden und dann in kommerzielle
Energie 5 durch die DC/AC-Konversionsschaltung 3 ausgegeben
werden.
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Die
Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 sind
auf dem Dach eines Hauses oder dergleichen angebracht, und deswegen
ist es in Ab hängigkeit
von der Form und der Fläche
des Daches schwierig, gleiche Anzahlen von Solarzellentafeln 10 in
Reihe in sämtlichen
der Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 zu
verbinden. Aus diesem Grund ist eine Hochsetzschaltung 2 an
der Ausgangsseite des Solarzellen-Arrays 13 bereitgestellt,
das weniger Zellen in Reihe verbunden aufweist, so dass sämtliche
Spannungen, die der DC/AC-Konversionsschaltung 3 zugeführt werden, gleich
sind. Die Hochsetzschaltung 2 ist in dem Umrichter 4 enthalten,
wie in 16 gezeigt, oder ist getrennt
außerhalb
des Umrichters 4 bereitgestellt.
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In
jüngerer
Zeit ist Forschung bezüglich
Umrichtern ausgeführt
worden, die einen DC/DC-Konverter auf der Eingangsseite einer DC/AC-Konversionsschaltung 3 aufweisen.
Hier folgt der DC/DC-Konverter
der Variation der Menge an Sonnenlicht, das empfangen wird, um eine
maximale Leistungspunkt-Nachführungssteuerung
zu erreichen. Dies lässt
eine effiziente Konversion und eine Ausgabe der erzeugten Energie
zu.
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Es
sind auch Systeme vorgeschlagen, die eine Kombination unterschiedlicher
Typen einer Gleichstrom-Energiequelle, wie etwa Solarzellen, Kraftstoffzellen,
wiederaufladbare Zellen und dergleichen einsetzen. Unterschiedliche
Typen einer Gleichstrom-Energiequelle geben üblicherweise unterschiedliche
Spannungen aus, und derartige Unterschiede in der Spannung werden üblicherweise durch
ein Bereitstellen eines DC/DC-Konverters auf der Eingangsseite einer
DC/AC-Konversionsvorrichtung aufgehoben.
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Bei
dem Umrichter 4, der wie oben stehend ausgelegt ist, ist
es, wenn unterschiedliche Anzahlen von Zellen in Reihe in unterschiedlichen
Zweigen der Gleichstromquellen verbunden werden, notwendig, unter
Bezugnahme auf die gleiche Stromquelle, die die größte Anzahl
von Zellen in Reihe verbunden aufweist, Hochsetzschaltungen 2 in
den anderen Zweigen bereitzustellen. Die Hochsetzschaltung 2 weist jedoch
einen festen Spannungshochsetzfaktor auf, und deswegen variiert
ihre Ausgangsspannung, wenn die Menge von empfangenem Sonnenlicht
variiert, was zu einem ineffizienten Ausgang führt.
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Aus
diesem Grund wird Forschung bezüglich Umrichtern
ausgeführt,
die in jedem Zweig von Gleichstrom-Energiequellen einen DC/DC-Konverter aufweisen,
der anstelle der Hochsetzschaltung 2 jeweils eine maximale
Leistungspunkt-Nachführungssteuerung
durchführt.
Diese Konfiguration macht den Umrichter jedoch groß. Dieses
Problem wird auch angetroffen, wenn unterschiedliche Typen einer Gleichstrom-Energiequelle,
wie etwa Solarzellen, Kraftstoffzellen, wiederaufladbare Zellen
und dergleichen in Kombination verwendet werden.
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Ein
DC/DC-Konverter weist einen Gleichrichter zur Gleichrichtung an
der Ausgangsseite davon auf und gibt eine Spannung über Ausgangsanschlüsse aus,
die jeweils zu den zwei Polen des Kondensators führen. Die einzelnen Ausgangsanschlüsse eines
Pols einer Mehrzahl von DC/DC-Konvertern sind zusammen mit einem
gemeinsamen Anschluss dieses Pols vermöge Leitungen oder dergleichen
verbunden; gleichermaßen
sind die einzelnen Ausgangsanschlüsse des anderen Pols zusammen
mit einem gemeinsamen Anschluss dieses Pols verbunden. Die gemeinsamen
Anschlüsse
der beiden Pole sind dann mit der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung,
die in der folgenden Stufe bereitgestellt ist, verbunden.
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Somit
ist der Abstand von den Ausgangsanschlüssen eines DC/DC-Konverters zu den
gemeinsamen Anschlüssen
unvermeidbar länger
als der Abstand von den Ausgangsanschlüssen eines anderen DC/DC-Konverters,
der parallel damit mit den gemeinsamen Anschlüssen verbunden ist. Folglich empfängt der
DC/DC-Konverter,
der den kleineren Leitungswiderstand aufweist, eine größere Spannung
und weist somit eine kürzere
Lebensdauer auf, was zu einer abgesenkten Zuverlässigkeit des Umrichters führt. Ein
Vorgeben gleicher Längen
zu sämtlichen
Leitungen, die die Ausgangsanschlüsse mit den gemeinsamen Anschlüssen verbinden,
macht eine Verdrahtung kompliziert und erfordert zusätzlichen
Raum für
die Verdrahtung. Dies macht eine Miniaturisierung des Umrichters
unmöglich.
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Außerdem erfordert
ein Verbinden der Ausgangsanschlüsse
einer Mehrzahl von DC/DC-Konvertern mit den gemeinsamen Anschlüssen vermöge Leitungen
große
Mühe und
Zeit bei einer Zusammensetzung und erfordert Raum zur Verdrahtung.
Dies macht eine Miniaturisierung unmöglich und macht den Aufbau
kompliziert. Gleichermaßen
erfordert ein Verbinden der Masseanschlüsse mit den einzelnen DC/DC-Konvertern
zusammen mit einem Anschluss vermöge von Leitungen oder dergleichen,
um sie auf dem gleichen Potenzial zu halten, viel Mühe und Zeit bei
einer Zusammensetzung, macht eine Miniaturisierung unmöglich und
macht den Aufbau kompliziert.
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Überdies
macht ein Anordnen der Schaltungsplatinen der DC/DC-Konverter in einer
Ebene die DC/DC-Konverter groß und
macht somit die Miniaturisierung der Umrichter unmöglich. Andererseits erfordert
ein räumliches
Anordnen dieser Schaltungsplatinen Raum zur Verdrahtung zwischen
ihnen und macht somit die Miniaturisierung des Umrichters gleichermaßen unmöglich und
macht zusätzlich
den Aufbau kompliziert.
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Patent
Abstract of Japan, Band 1996, Nr. 06, 28. Juni 1996, +
JP 08 046231 A (TOSHIBA
Corp.), 16. Februar 1996, offenbart ein Solargeneratorsystem, das
einen Umrichter zum Konvertieren eines Gleichstrom-Energieausgangs
von einer Gleichstrom-Energiequelle
in eine Wechselstromenergie für
eine Ausgabe einschließt,
umfassend eine Mehrzahl von Seite an Seite angeordneten DC/DC-Konvertern,
die jeweils eine Gleichstrom-Energiequelle an
einer Eingangsseite davon angeschlossen aufweisen, wobei ein Pol
an einem Ausgangsende jedes DC/DC-Konverters mit einem ersten gemeinsamen Anschluss
verbunden ist und ein anderer Pol des Kondensators, der an dem Ausgangsende
jedes DC/DC-Konverters bereitgestellt ist, mit einem zweiten gemeinsamen
Anschluss verbunden ist.
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Die
US-A-5,777,377 (Gilmore Thomas), 7. Juli 1998, offenbart eine Verteilerschienenanordnung,
die verringerte parasitäre
Induktivitäten
und gleiche Strompfadlängen
aufweist. Auch wenn die bekannte Verteilerschienenanordnung nicht
eine Entzerrung von Spannungen über
einem Schaltungselement, sondern eine Ent zerrung von Strömen (durch Transistoren)
und eine Verringerung von parasitären Induktivitäten in den
Verbindungsleitungen zu/von den Schaltungselementen fokussiert,
offenbaren die 5A und 5B dieses
Dokuments eine gemeinsame Verbindung eines ersten Pols der Schaltungselemente
mit einem gemeinsamen Anschluss durch eine erste Leitereinrichtung,
die abnehmend lange Verbindungsabstände in der Reihenfolge der
Anordnung der Schaltungselemente (Transistoren) aufweist, mit einem
zweiten gemeinsamen Anschluss durch eine zweite Leitereinrichtung,
die zunehmend lange Verbindungsabstände in der Reihenfolge der
Anordnung der Schaltungselemente aufweist. Jedoch sind in der bekannten
Verteilerschienenanordnung die C-E-Platte und die Ausgangsplatte
dreidimensional zusammengesetzt und sind mit dem Transistormodul
verbunden, um so eine gleiche Strompfadlänge zu erhalten. Dies führt zu einer
erhöhten
Anzahl von Zusammensetzungsschritten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Umrichter
bereitzustellen, der mit weniger Mühe und Zeit zusammengesetzt
werden kann und ohne ein Absenken der Zuverlässigkeit miniaturisiert werden
kann.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
stellt die Erfindung einen Umrichter zum Konvertieren einer Gleichstromenergie,
die aus einer Gleichstrom-Energiequelle ausgegeben wird, in eine
Wechselstromenergie für
eine Ausgabe bereit, umfassend eine Mehrzahl von Seite an Seite
angeordneten DC/DC-Konvertern, die jeweils eine Gleichstrom-Energiequelle an
einer Eingangsseite davon angeschlossen aufweisen, wobei die DC/DC-Konverter
jeweils einen Kondensator, der an einem Eingangsende davon bereitgestellt
ist, einen erste Ausgangsanschluss, der zu einem Pol des Kondensators
führt,
einen zweiten Ausgangsanschluss, der zu einem anderen Pol des Kondensators
führt,
und einen Verbindungsanschluss aufweisen, der nahe dem zweiten Ausgangsanschluss
angeordnet ist, wobei die ersten Ausgangsanschlüsse, die zweiten Ausgangsanschlüsse und
die Verbindungsanschlüsse
der einzelnen DC/DC-Konverter jeweils in unterschiedlichen Reihen
angeordnet sind, wobei der Umrichter ferner eine erste Leiterplatte,
die die ersten Ausgangsanschlüsse
zusammen verbindet, und eine zweite ebene Leiterplatte, die die
zweiten Ausgangsanschlüsse
zusammen verbindet und die an einem Ende in einer U-Form innerhalb
der gleichen Ebene ausgedehnt ist, um so mit zumindest einem der
Verbindungsanschlüsse
verbunden zu sein, umfasst.
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In
diesem Aufbau ist die Summe des Abstands von einem Pol des Kondensators
eines DC/DC-Konverters mit dem ersten gemeinsamen Anschluss und
des Abstands von dem anderen Pol des Kondensators des gemeinsamen
DC/DC-Konverters zu dem zweiten gemeinsamen Anschluss gleich unter
unterschiedlichen DC/DC-Konvertern. Dies macht die Spannungen, die
an die einzelnen Kondensatoren angelegt werden, gleich. Hier können die
Ausgangsanschlüsse
eines DC/DC-Konverters als die ersten und zweiten gemeinsamen Anschlüsse verwendet
werden.
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Da
jeder DC/DC-Konverter mit einem ersten Ausgangsanschluss, der zu
einem Pol des Kondensators führt,
versehen ist und die DC/DC-Konverter Seite an Seite angeordnet sind,
sind ihre ersten Ausgangsanschlüsse
in einer Reihe angeordnet, um so zusammen durch eine I-förmige erste
Leiterplatte verbunden zu werden. Gleichermaßen sind die zweiten Ausgangsanschlüsse, die
zu dem anderen Pol führen,
in einer Reihe angeordnet, um so zusammen durch die zweite ebene
Leiterplatte verbunden zu werden, die in einer U-Form gebogen ist,
um so mit den Verbindungsanschlüssen
verbunden zu werden. Folglich dienen der erste Ausgangsanschluss
und der Verbindungsanschluss des DC/DC-Konverters, der an einem Ende angeordnet
ist, als die ersten und zweiten gemeinsamen Anschlüsse. Dies
hilft, den Raum zu verringern, der erforderlich ist, um die Leitungen
mit den einzelnen DC/DC-Konvertern zu verbinden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist jeder DC/DC-Konverter einen Schaltungsabschnitt
auf, der an eine Schaltungsplatine durch eine Befestigungseinrichtung,
wie etwa mit Schrauben oder durch ein Löten, befestigt ist, und die
Schaltungsplatine und der Schaltungsabschnitt führen zueinander vermöge der Be festigungseinrichtung.
Dies hilft eine Verbindung zwischen der Schaltungsplatine und dem Schaltungsabschnitt
durch eine Leitung oder dergleichen wegzulassen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Schaltungsplatine oder der Schaltungsabschnitt durch
Formpressen integral mit einem Anschlussblock, der einen Eingangsanschluss
und einen Masseanschluss aufweist, einem Halteabschnitt oder dergleichen
gebildet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Masseanschlüsse
jedes DC/DC-Konverters auf beiden Seiten der Eingangsanschlüsse davon
angeordnet, und ein Masseanschluss eines DC/DC-Konverters ist mit
dem anderen Masseanschluss des nächsten
DC/DC-Konverters
durch eine Leiterplatte verbunden. Außerdem sind die Trennwände zwischen den
Eingangsanschlüssen
und den Masseanschlüssen
geneigt, und dies erleichtert das Biegen von Leitungen, die mit
den Eingangsanschlüssen
aus einer vorbestimmten Richtung verbunden sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die einzelnen DC/DC-Konverter mit Eingangsanschlüssen und
Masseanschlüssen
versehen, die jeweils in zwei unterschiedlichen Reihen parallel
zu der Richtung ihrer Anordnung angeordnet sind, und die Masseanschlüsse benachbarter
DC/DC-Konverter sind zusammen mit einer plattenförmigen Leiterplatte verbunden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und andere Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung klar werden, die in Verbindung mit den
bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen zu nehmen ist. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau des Umrichters einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaltungsdiagramm des Umrichters der ersten Ausführungsform;
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3 eine
Draufsicht des Umrichters der ersten Ausführungsform;
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4 eine
perspektivische Ansicht des DC/DC-Konverters des Umrichters der
ersten Ausführungsform;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Hauptschaltungsplatine des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform;
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6 eine
perspektivische Ansicht des Ausgangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters des
Umrichters der ersten Ausführungsform;
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7 eine
Seitenansicht des Ausgangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform,
wobei sein befestigter Zustand gezeigt ist;
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8 eine
Draufsicht des Ausgangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform,
wobei sein befestigter Zustand gezeigt ist;
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9 eine
Draufsicht des Eingangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform;
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10 eine
Seitenansicht des Eingangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform,
wobei sein befestigter Zustand gezeigt ist;
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11 eine
Draufsicht des Eingangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der ersten Ausführungsform,
wobei sein befestigter Zustand gezeigt ist;
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12 eine
Draufsicht des Umrichters einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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13 eine
perspektivische Ansicht des DC/DC-Konverters des Umrichters der
zweiten Ausführungsform;
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14 eine
Draufsicht des Eingangsanschlussabschnitts des DC/DC-Konverters
des Umrichters der zweiten Ausführungsform;
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15 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau des Umrichters einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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16 ein
Blockdiagramm, das den Aufbau eines herkömmlichen Umrichters zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben
werden. Zur Vereinfachung sind derartige Komponenten, wie sie auch
in dem herkömmlichen
Beispiel zu finden sind, wie es in 16 gezeigt
ist, durch die gleichen Zeichen identifiziert. 1 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Umrichters für ein Solarlicht-Energieerzeugungssystem
als eine erste Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Mit der Eingangsseite des Umrichters 20 sind Gleichstrom-Energiequellen
verbunden, die aus Solarzellen-Arrays 11, 12, 13 bestehen,
die jeweils eine Mehrzahl von Solarzellentafeln 10 aufweisen,
die integral in Reihe zusammengehalten sind.
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Die
Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 sind
mit DC/DC-Konvertern 21, 22 bzw. 23 verbunden.
Die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 sind
so ausgelegt, der Variation der Menge von Sonnenlicht, das empfangen
wird, zu folgen, um eine maximale Leistungspunkt-Nachführungssteuerung
zu erreichen, und um dadurch eine effiziente Konversion und eine
Ausgabe der erzeugten Energie zu erreichen. Die Ausgangsseiten der
DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 sind mit einer
DC/AC-Konversionsschaltung 3 verbunden, so dass ihre Ausgänge in eine
Wechselstromenergie konvertiert werden und dann in kommerzielle
Energie 5 durch die DC/AC-Konversionsschaltung 3 ausgegeben
werden.
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Die
Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 sind
auf dem Dach eines Hauses oder dergleichen angebracht, und deswegen
ist es in Abhängigkeit
von der Form und der Fläche
des Dachs schwierig, gleiche Anzahlen von Solarzellentafeln 10 in
Reihe in sämtlichen
der Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 zu
verbinden. Aus diesem Grund sind die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 so
konfiguriert, sämtliche
Spannungen, die der DC/AC-Konversionsschaltung 3 zugeführt werden,
gleich auszuführen.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm des Umrichters 20. Die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 sind identisch
ausgelegt. Spezifisch ist in jedem der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 eine
Primärspule 24 auf
der Eingangsseite vermöge
einer Umschaltschaltung (nicht gezeigt) bereitgestellt; eine Sekundärspule 25 ist
bereitgestellt, der Primärspule 24 gegenüberzustehen;
eine Gleichrichterschaltung 26, die aus Dioden D1 und D2
und einem Elektrolytkondensator C (41, 42 oder 43)
besteht, ist mit der Sekundärspule 25 verbunden.
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Die
beiden Pole des Elektrolytkondensators 41 sind jeweils
mit den Ausgangsanschlüssen 21a und 21b des
DC/DC-Konverters 21 verbunden. Die beiden Pole des Elektrolytkondensators 42 sind
jeweils mit den Ausgangsanschlüssen 22a und 22b des
DC/DC-Konverters 22 verbunden.
Die beiden Pole des Elektrolytkondensators 43 sind jeweils
mit den Ausgangsanschlüssen 23a und 23b des DC/DC-Konverters 23 verbunden.
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Die
Ausgangsanschlüsse 22a und 23a sind mit
dem Ausgangsanschluss 21a durch Verteilerschienen 31 (siehe 3)
verbunden, die später
beschrieben werden, und die Ausgangsanschlüsse 22b und 23b sind
mit dem Ausgangsanschluss 21b durch Verteilerschienen 32 (siehe 3)
verbunden, die später
beschrieben werden. Die Ausgangsanschlüsse 21a und 21b sind
durch Leitungen 9 (siehe 3) mit der
Eingangsseite einer DC/AC-Konversionsschaltung 3 verbunden,
die eine DC/AC-Konversion durchführt.
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Die
Spannungen, die von den Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 zu
den DC/DC-Konvertern 21, 22 und 23 geführt werden,
werden in Pulse durch einen Ein/Aus-Betrieb der Umschaltschaltungen
konvertiert und werden dann von den Primär- und Sekundärspulen 24 und 25 verstärkt. Die
Spannungen werden dann in Gleichstromspannungen durch Gleichrichterschaltungen 26 gleichgerichtet.
Somit wird eine Gleichstromspannung von den Ausgangsanschlüssen 21a und 21b zu
der DC/AC-Konversionsschaltung 3 geführt.
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3 ist
eine Draufsicht des Umrichters 20. Der Umrichter 20 weist
die DC/AC-Konversionsschaltung 3 an einer Seite eines Chassis 34 angeordnet
auf und weist DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 Seite
an Seite auf der anderen Seite des Chassis 34 angeordnet
auf. Unterhalb der DC/AC-Konversionsschaltung 3, wie sie
in der Figur zu ersehen ist, ist ein Eingangsabschnitt 8 bereitgestellt,
der Durchlöcher 8a,
die durch die untere Fläche
des Chassis 34 gebildet sind, aufweist. Durch die Durchlöcher 8a laufen Leitungen 7,
die von den Solarzellen 11, 12 und 13 führen, in
den Umrichter 20.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des DC/DC-Konverters 21. Die
DC/DC-Konverter 22 und 23 sind identisch zu dem
DC/DC-Konverter 21 aufgebaut.
Der DC/DC-Konverter 21 weist eine Hauptschaltungsplatine 55 auf,
auf welchen seine Schaltung gebildet ist, und auf der Hauptschaltungsplatine 55 sind
ein Ausgangsanschlussabschnitt 51, der die Ausgangsanschlüsse 21a und 21b aufweist,
und ein Eingangsanschlussabschnitt 61, der die Eingangsanschlüsse 27a und 27b aufweist,
befestigt (siehe 3).
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5 ist
eine perspektivische Ansicht der Hauptschaltungsplatine 55.
Die Hauptschaltungsplatine 55 ist eine Harzformpressung,
die aus einem vertikalen Abschnitt 55d und Schenkelabschnitten 55a besteht,
die gebildet sind, um von dem unteren Ende des vertikalen Abschnitts 55d senkrecht
dazu zu verlaufen, und ist angeordnet, mit den Schenkelabschnitten 55a befestigt
an dem Chassis 34 aufrecht zu stehen (siehe 3).
In dem vertikalen Abschnitt 55d der Hauptschaltungsplatine 55 sind
Metallverbindungsabschnitte 55b und 55c bereitgestellt,
die Schraubenlöcher
aufweisen, durch welche Schrauben gesteckt werden, um den Ausgangsanschlussabschnitt 51 und
den Eingangsanschlussabschnitt 61 zu befestigen.
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Die
Hauptschaltungsplatine 55 ist durch ein Formpressen einer
Metallschaltungsstruktur gebildet, um so die Schenkelabschnitte 55a,
die Verbindungsabschnitte 55b und 55c und den
vertikalen Abschnitt 55d integral damit zu bilden. Die
Schaltungsstruktur ist durch ein Ausstanzen einer Metallplatte durch
Stempeln oder dergleichen gebildet und ist an dem vertikalen Abschnitt 55d angeordnet.
Die Schenkelabschnitte 55a können integral mit der Hauptschaltungsplatine 55 aus
Harz formgepresst sein. Die Verbindungsabschnitte 55b und 55c sind
an Positionen angeordnet, wo sie zu vorbestimmten Abschnitten der
Schaltungsstruktur führen.
Der vertikale Abschnitt 55d kann als eine gedruckte Schaltungsplatine
gebildet sein, wobei die Metallverbindungsabschnitte 55b und 55c und
die Schenkelabschnitte 55a fest daran befestigt sind.
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Die 6, 7 und 8 sind
eine perspektivische Ansicht, eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht
des Ausgangsanschlussabschnitts 51. Der Ausgangsanschlussabschnitt 51 ist
ein Harzformpressung, die einen im Wesentlichen L-förmigen Abschnitt
aufweist, und weist Befestigungslöcher 51a und 51b auf,
die in der Fläche
davon senkrecht zu der Fläche
davon gebildet sind, auf welcher die Ausgangsanschlüsse 21a und 21b bereitgestellt
sind.
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Die
Befestigungslöcher 51a und 51b und
die Ausgangsanschlüsse 21a und 21b sind
ausgeführt, jeweils
zueinander zu leiten und eine Schaltung durch ein Formpressen von
L-förmigen
Metallplatten 52 zu bilden. Der Ausgangsanschlussabschnitt 51 (Schaltungsabschnitt)
ist an der Hauptschaltungsplatine 55 durch Schrauben 53 befestigt,
die durch die Befestigungslöcher 51a und 51b gesteckt
sind. Auf diese Weise ist die Schaltungsstruktur, die auf der Hauptschaltungsplatine 55 gebildet
ist, elektrisch mit den Ausgangsanschlüssen 21 und 21b durch
die Schrauben 53 verbunden.
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Dementsprechend
besteht kein Bedarf, die Schaltungsstruktur auf der Hauptschaltungsplatine 55 mit
den Ausgangsanschlüssen 21a und 21b mit Leitungen
oder dergleichen zu verbinden, und somit besteht kein Bedarf, Anschlüsse für eine Verbindung der
Leitungen bereitzustellen. Dies ermöglicht es, den DC/DC-Konverter 21 zu
miniaturisieren. In dem Ausgangsanschlussabschnitt 51 ist
auch ein Verbindungsanschluss 21c bereitgestellt, der nahe
dem Ausgangsanschluss 21b angeordnet ist und der elektrisch
von der Hauptschaltungsplatine 55 isoliert ist.
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Wie
in der zuvor beschriebenen 3 gezeigt,
weisen die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23,
die Seite an Seite angeordnet sind, ihre Ausgangsanschlüsse (erste
Ausgangsanschlüsse) 21a, 22a und 23a in
einer Reihe angeordnet auf, weisen ihre Ausgangsanschlüsse (zweite
Ausgangsanschlüsse) 21b, 22b und 23b in
einer unterschiedlichen Reihe angeordnet auf und weisen ihre Verbindungsanschlüsse 21c, 22c und 23c in
noch einer unterschiedlichen Reihe angeordnet auf.
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Die
Ausgangsanschlüsse 21a, 22a und 23a sind
zusammen durch eine I-förmige
Verteilerschiene 31 (erste Leiterplatte) verbunden, die
aus einem Metall, wie etwa Kupfer, gebildet ist, und sind daran
mit Schrauben befestigt. Die Ausgangsanschlüsse 21b, 22b und 23b sind
zusammen durch einen linearen Abschnitt einer U-förmigen Verteilerschiene 32 (zweite
Leiterplatte) verbunden, die daran mit Schrauben befestigt ist.
Die Verbindungsanschlüsse 21c, 22c und 23c sind
zusammen durch den anderen linearen Abschnitt der U-förmigen Verteilerschiene 32 verbunden,
die daran mit Schrauben befestigt ist. Mit dem Ausgangsanschluss 21a und
dem Verbindungsanschluss 21c sind Eingangsseitenleitungen 9 der DC/AC-Konversionsschaltung 3 verbunden.
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Dementsprechend
besteht kein Bedarf, Leitungen mit den Ausgangsanschlüssen 22a, 23a, 22b und 23b einzeln
zu verbinden, und es ist möglich, den
Ausgangsanschluss 21a und den Verbindungsanschluss 21c als
die gemeinsamen Anschlüsse
der beiden Pole (erste und zweite gemeinsame Anschlüsse) zu
verwenden, um eine Verbindung mit der Eingangsseite der DC/AC- Konversionsschaltung 3 zu
erleichtern. Auf diese Weise führt
ein elektrisches Verbinden der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 dazu, dass
sie mechanisch befestigt werden. Dies beseitigt das Erfordernis,
einen getrennten Abschnitt für
ein mechanisches Befestigen bereitzustellen, und hilft somit, Raum
zu sparen. Außerdem
ist es möglich,
die Mühe
und Zeit, die für
die Zusammensetzung des Umrichters 20 erforderlich sind,
zu verringern.
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Außerdem weisen
die Ausgangsanschlüsse 21a, 22a und 23a abnehmend
lange Verbindungsabstände
zu der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung 3 auf,
und als Folge einer Verwendung der U-förmigen Verteilerschiene 32 weisen
die Ausgangsanschlüsse 21b, 22b und 23b zunehmend
lange Verbindungsabstände
zu der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung 3 auf.
Dies macht die Summe des Verbindungsabstands von einem Pol jedes
der Elektrolytkondensatoren 41, 42 und 32 (siehe 2)
zu der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung 3 und
des Verbindungsabstands von dem anderen Pol des gleichen Elektrolytkondensators
zu der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung 3 im
Wesentlichen gleich.
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Folglich
empfangen, auch wenn Widerstände
in den Verteilerschienen 31 und 32 auftreten,
die Elektrolytkondensatoren 41, 42 und 43 gleiche
Spannungen. Dies hilft, die Lebensdauern der Elektrolytkondensatoren 41, 42 und 43 gleich
auszuführen,
so dass sie als Ganzes eine längere
Lebensdauer aufweisen und dadurch die Zuverlässigkeit des Umrichters 20 verbessern.
Zusätzlich
ist es möglich,
eine komplizierte Verdrahtung wegzulassen und dadurch Raum zu sparen.
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9 ist
eine Draufsicht des Eingangsanschlussabschnitts 61. Wie
in dieser Figur und in 4, die später beschrieben wird, gezeigt
wird, besteht der Eingangsanschlussabschnitt 61 aus einer Schaltungsplatine 65,
einem Eingangsanschlussblock 64 und einem Halteabschnitt 63.
Die Schaltungsplatine 65 ist mit Metallverbindungsabschnitten 61a versehen,
die mit der Hauptschaltungsplatine 55 verbinden, und ist
mit einem Leistungsschalter 62 zum Ein- und Ausschalten
der Energie zu dem DC/DC-Konverter 21 ausgestattet. Ein
Stoßstromabsorber
oder eine ähnliche
Komponente können
auf der Schaltungsplatine 65 angebracht sein.
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Der
Eingangsanschlussblock 64 ist mit Eingangsanschlüssen 27a und 27b versehen,
mit welchen die Leitungen 7 von einem der Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 (siehe 1)
verbunden sind. Auf beiden Seiten der Eingangsanschlüsse 27a und 27b sind
Masseanschlüsse 28a und 28b bereitgestellt, die
auf dem gleichen Potenzial gehalten werden. Die Eingangsanschlüsse 27a und 27b und
die Masseanschlüsse 28a und 28b sind
in der Richtung der Anordnung der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 angeordnet,
die Seite an Seite angeordnet sind, und sind voneinander durch Trennwände 29,
die aus Harz gebildet sind, getrennt. Der Halteabschnitt 63,
der vertikal von der Schaltungsplatine 65 verläuft, ist
aus einem Metall gebildet und ist an einer Halteplatte 56, die
in den Schenkelabschnitt 55a der Hauptschaltungsplatine 55 befestigt
ist, befestigt, um den Eingangsanschlussabschnitt 61 zu
halten.
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Der
Eingangsanschlussabschnitt 61 ist durch ein Fügepressen
eines Metallelements gebildet, das die vorbestimmte Schaltungsstruktur,
die auf der Schaltungsplatine 65 bereitzustellen ist, die
Eingangsanschlüsse 27a und 27b,
die Masseanschlüsse 28a und 28b,
die Verbindungsabschnitte 61a und den Halteabschnitt 63,
der integral damit durch ein Stanzen oder dergleichen verbunden
ist, aufweist. Dies beseitigt die Erfordernis, eine Verdrahtung
zwischen der Schaltungsplatine 65 und dem Eingangsanschlussblock 64 zu
verlegen, und hilft somit, für eine
Verdrahtung Raum zu sparen. Außerdem
besteht kein Bedarf, die Schaltungsplatine 65, den Eingangsanschlussblock 64 und
den Halteabschnitt 63 zusammenzusetzen, und somit ist es
möglich,
die Anzahl von Komponenten wie auch die Mühe und die Zeit, die für eine Zusammensetzung
erforderlich sind, zu verringern. Der Halteabschnitt 63 kann
aus Harz integral mit der Schaltungsplatine 65 formgepresst sein.
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Die
Trennwände 29 zwischen
den Eingangsanschlüssen 27a und 27b und
den Masseanschlüssen 28a und 28b sind
so gebildet, geneigt zu sein, wie in einer ebenen Ansicht gesehen.
Als Folge ist es, auch wenn die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 nahe
einer Wandfläche
des Chassis 34 angeordnet sind, möglich, das Ausmaß zu verringern,
zu welchem die Leitungen 7, die mit den Eingangsanschlüssen 27a und 27b verbunden
sind, gebogen werden müssen.
Dies hilft, den Umrichter 20 zu miniaturisieren und die
Zuverlässigkeit
der Leitungen 7 zu verbessern.
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Da
die Masseanschlüsse 28a und 28b an beiden
Enden des Eingangsanschlussabschnitts 61 bereitgestellt
sind, sind der Masseanschluss 28b des DC/DC-Konverters 21 und
der Masseanschluss 28a des DC/DC-Konverters 22,
die Seite an Seite angeordnet sind, nahe aneinander gelegen und
sind durch eine plattenförmige
Verteilerschiene (Leiterplatte) 33 miteinander verbunden.
Gleichermaßen
sind der Masseanschluss 28b des DC/DC-Konverters 22 und der
Masseanschluss 28a des DC/DC-Konverters 23 nahe
beieinander gelegen und sind durch eine Verteilerschiene 33,
die aus einer Metallplatte gebildet ist, miteinander verbunden.
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Dementsprechend
ist es einfach durch ein Verbinden einer Leitung 6 mit
dem Masseanschluss 28a des DC/DC-Konverters 21 möglich, die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 zu
erden. Dies hilft, Raum für
die Verdrahtung von Leitungen zum Erden zu sparen und dadurch den
Umrichter 20 zu miniaturisieren. Außerdem ist es möglich, Verbindungen
zu verringern und dadurch eine Zusammensetzung zu vereinfachen und
die Mühe
und die Zeit, die für
die Zusammensetzung erforderlich ist, zu verringern.
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Die 10 und 11 sind
eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, die den Eingangsanschlussabschnitt 61 (Schaltungsabschnitt)
in seinem befestigten Zustand zeigen. Die Verbindungsabschnitte 61a,
die integral mit der Schaltungsplatine 65 gebildet sind,
sind durch Löcher
(nicht gezeigt) gesteckt, die in der Hauptschaltungsplatine 55 gebildet
sind, und sind fest daran mit Lötmittel 67 befestigt.
Dies lässt
es zu, dass die Schaltungsstruktur, die auf der Hauptschaltungsplatine 55 gebildet
ist, zu den Verbindungsabschnitten 61a führt, und
lässt es
dadurch zu, dass die Eingangsanschlüsse 27a und 27b und die Masseanschlüsse 28a und 28b elektrisch
mit der Schaltungsstruktur verbunden werden.
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Dementsprechend
besteht kein Bedarf, die Schaltungsplatine 65 mit der Hauptschaltungsplatine 55 mit
Leitungen oder dergleichen zu verbinden, und es ist somit möglich, den
Raum, der für
die Verbindung zwischen der Hauptschaltungsplatine 55 und dem
Eingangsanschlussabschnitt 61 erforderlich ist, zu verringern.
Dies ermöglicht
es, den DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 zu
miniaturisieren und die Mühe und
Zeit, die für
die Zusammensetzung der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 erforderlich
sind, zu verringern. Der Eingangsanschlussabschnitt 61 kann mit
Schrauben durch die Verbindungslöcher 55c (siehe 5)
ausgestattet sein, so dass dieser Befestigungsabschnitt für ein mechanisches
Befestigen zwischen der Hauptschaltungsplatine 55 und dem
Eingangsanschlussabschnitt 61 geteilt wird.
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Als
Nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 beschrieben
werden. Zur Vereinfachung sind derartige Komponenten, wie sie auch
in der ersten Ausführungsform
zu finden sind, die in den oben beschriebenen 1 bis 11 gezeigt
ist, mit den gleichen Bezugszeichen identifiziert. Diese Ausführungsform
behandelt, wie die erste Ausführungsform, die
in 1 gezeigt ist, einen Umrichter für ein Solarlicht-Energieerzeugungssystem,
mit welchem Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13,
die aus Solarzellen-Arrays
bestehen, verbunden sind.
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12 ist
eine Draufsicht des Umrichters 30. Der Umrichter 30 weist
eine DC/AC-Konversionsschaltung 3 auf, die an einer Seite
eines Chassis 34 angeordnet ist, und weist DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 auf,
die Seite an Seite auf der anderen Seite des Chassis 34 angeordnet
sind. Unter der DC/AC-Konversionsschaltung,
wie in der Figur zu ersehen, ist ein Eingangsabschnitt 8 bereitgestellt,
der Durchlöcher
(nicht gezeigt) aufweist, die durch die untere Fläche des
Chassis 34 gebildet sind. Durch diese Durchlöcher verlaufen
Leitungen 7, die von den Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 führen (siehe 1),
in den Umrichter 30.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht des DC/DC-Konverters 21. Die
DC/DC-Konverter 22 und 23 sind identisch zu dem
DC/DC-Konverter 21 aufgebaut.
Der DC/DC-Konverter 21 weist eine Hauptschaltungsplatine 55,
auf welcher seine Schaltung gebildet ist, auf, und auf der Hauptschaltungsplatine 55 sind
ein Aungangsanschlussabschnitt 51, der Ausgangsanschlüsse 21a und 21b aufweist,
und ein Eingangsanschlussabschnitt 61, der Eingangsanschlüsse 27a und 27b aufweist,
befestigt (siehe 12).
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14 ist
eine Draufsicht des Eingangsanschlussabschnitts 61. Wie
in dieser Figur und in der später
beschriebenen 13 gezeigt, besteht der Eingangsanschlussabschnitt
aus einer Schaltungsplatine 65, einem Eingangsanschlussblock 64 und
einem Halteabschnitt 63. Die Schaltungsplatine 65 und der
Halteabschnitt 63 sind auf die gleiche Weise wie in der
ersten Ausführungsform
aufgebaut. Der Eingangsanschlussblock 64 ist mit Eingangsanschlüssen 27a und 27b versehen,
mit welchen die Leitungen 7, die von einem der Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 führen (siehe 1),
verbunden sind. Die Eingangsanschlüsse 27a und 27b sind
in einer Reihe in der Richtung der Anordnung der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 angeordnet,
die Seite an Seite angeordnet sind und voneinander durch Trennwände 29, die
aus Harz gebildet sind, getrennt sind.
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In
einer Reihe parallel zu, aber unterschiedlich von der Leitung, in
welcher die Eingangsanschlüsse 27a und 27b angeordnet
sind, ist ein Masseanschluss 36 angeordnet. Der Masseanschluss 36 ist
so gelegen, kein Hindernis in der Richtung der Anordnung der DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 aufzuweisen,
die Seite an Seite angeordnet sind, und somit sind die Masseanschlüsse 36 der
DC/DC-Konverter 21, 22 und 23, die Seite
an Seite angeordnet sind, durch eine plattenförmige Verteilerschiene 35 miteinander
verbunden.
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Dementsprechend
ist es wie in der ersten Ausführungsform
durch ein einfaches Verbinden einer Leitung 6 (siehe 12)
mit dem Masseanschluss 36 des DC/DC-Konverters 21 möglich, die DC/DC-Konverter 21, 22 und 23 zu
erden. Dies hilft, Raum für
die Verdrahtung von Leitungen zum Erden zu sparen, und dadurch den
Umrichter 30 zu miniaturisieren. Außerdem ist es möglich, Verbindungen
zu reduzieren und dadurch die Anordnung zu vereinfachen, und die
Mühe und
Zeit, die für
den Zusammenbau notwendig sind, zu verringern. Überdies hilft ein Verbinden
der einzelnen Masseanschlüsse 36 durch eine
einzige Verteilerschiene 35 dabei, die Anzahl von Komponenten
zu verringern.
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Die
oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen behandeln Umrichter,
mit welchen Solarzellen-Arrays 11, 12 und 13 verbunden sind.
Die Erfindung ist jedoch auch auf Umrichter anwendbar, die Gleichstromquellen
anderer Typen einsetzen. Beispielsweise zeigt 15 den
Umrichter einer dritten Ausführungsform
der Erfindung. Mit diesem Umrichter 40 sind ein Solarzellen-Array 11,
eine Kraftstoffzelle 14 und eine wiederaufladbare Zelle 15 verbunden.
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Diese
Gleichstromquellen geben unterschiedliche Spannungen aus, und deswegen
sind für die
Kraftstoffzelle 14 und die wiederaufladbare Zelle 15 DC/DC-Konverter 22 und 23 wie
jene, die in den ersten und zweiten Ausführungsformen verwendet werden,
auf der Eingangsseite der DC/AC-Konversionsschaltung bereitgestellt.
Ferner werden mit dem auf diese Weise konfigurierten Umrichter 40,
der den gleichen Aufbau einsetzt wie er in der ersten und zweiten
Ausführungsform
eingesetzt ist, die gleichen Vorteile erreicht, wie sie in diesen
Ausführungsformen
erreicht werden.