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換流器柜的制作方法

文檔序號(hào):7488369閱讀:212來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:換流器柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及用于軌道車輛的牽引系統(tǒng)的領(lǐng)域。本實(shí)用新型尤其是涉及用于牽引系統(tǒng)的換流器柜(Mromrichterkabinett)。
背景技術(shù)
電驅(qū)動(dòng)的火車或軌道車輛包括牽引系統(tǒng),在其中使用來(lái)自上部滑接線電網(wǎng) (Oberleitungsnetz)的通常為單相的交變電流用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電機(jī)。為此,由一個(gè)或多個(gè)整流器將單相的交變電流轉(zhuǎn)換成用于各個(gè)電機(jī)的多相的交變電流。尤其在火車中,該一個(gè)或多個(gè)整流器必須設(shè)計(jì)用于在該處占優(yōu)勢(shì)的環(huán)境條件。此外,應(yīng)能夠在短的時(shí)間內(nèi)由單個(gè)的維護(hù)人員維護(hù)整流器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為提供一種用于牽引系統(tǒng)的整流器,尤其是可簡(jiǎn)單地維護(hù)和修理該整流器。該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的對(duì)象實(shí)現(xiàn)。從從屬權(quán)利要求和以下的描述中得到本實(shí)用新型的其它實(shí)施形式。本實(shí)用新型的一方面涉及一種用于牽引系統(tǒng)的換流器柜,其實(shí)施成用于以電的方式驅(qū)動(dòng)火車。在此,換流器柜可理解為這樣的開(kāi)關(guān)柜,即,其實(shí)施成用于,一方面容納功率半導(dǎo)體和用于功率半導(dǎo)體的控制部,并且另一方面使這些組件機(jī)械地相互連接并且與火車相連接。根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,換流器柜包括罩殼以用于容納帶有第一部分整流器和第二部分整流器的整流器。在此,罩殼可包括底板、側(cè)壁、蓋以及覆蓋部,其包圍包含在換流器柜中的整流器的組件;以及支撐元件,例如分離壁和承載部。這些部分整流器的每一個(gè)包括整流器(Gleichrichter)以用于將單相的交變電流整流成直流電流,其也可實(shí)施成逆變器,因?yàn)樵谥苿?dòng)時(shí)可以這種方式將馬達(dá)的能量再儲(chǔ)存到電網(wǎng)中。此外,每個(gè)部分整流器包括用于容納直流電流的直流電壓中間電路 (Gleichspannungszwischenkreis)以及用于將直流電流轉(zhuǎn)變(umrichten)成多相的交變電流的逆變器。可由功率模塊構(gòu)建整流器和逆變器,這些功率模塊可單獨(dú)地與換流器柜機(jī)械地且以電的方式相連接。換流器柜的罩殼包括用于第一部分整流器的第一模塊容納區(qū)域和用于第二部分整流器的第二模塊容納區(qū)域。在此,兩個(gè)模塊容納區(qū)域可為在換流器柜的內(nèi)部中的彼此分離的區(qū)域,它們可分別容納相應(yīng)部分整流器的組件,例如功率模塊。此外,第一模塊容納區(qū)域和第二模塊容納區(qū)域可分別包括多個(gè)用于功率模塊的模塊容納部。為了簡(jiǎn)單地進(jìn)行安裝和拆卸,這些模塊容納部的每一個(gè)可具有用于輸送冷卻水的第一水聯(lián)結(jié)部(Wasserkupplimg)和用于從相應(yīng)的功率模塊排出冷卻水的第二水聯(lián)結(jié)部。[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,可通過(guò)罩殼的覆蓋部接近第一模塊容納區(qū)域和第二模塊容納區(qū)域。這些模塊容納區(qū)域可作為兩個(gè)可從前部接近的并排區(qū)域布置在罩殼中。在用于整流器和逆變器的功率模塊的模塊容納區(qū)域的模塊容納部之后可存在相應(yīng)部分整流器的直流電壓中間電路的中間電路模塊。因此,在安裝在換流器柜中時(shí)可以簡(jiǎn)單的方式將單個(gè)的功率模塊與直流電壓中間電路相連接。[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,罩殼包括垂直的分離壁,所述垂直的分離壁將第一模塊容納區(qū)域和第二模塊容納區(qū)域彼此分離。[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,用于控制整流器的組件側(cè)向地布置在模塊容納區(qū)域旁邊,并且可通過(guò)另一分離壁與模塊容納區(qū)域分離。[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,第一水聯(lián)結(jié)部和第二水聯(lián)結(jié)部為快速聯(lián)結(jié)部 (Schnellkupplung)0[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,罩殼在其上端部處具有用于輸送冷卻水的第一水接頭(Wasseranschluss)以及用于排出冷卻水的第二水接頭,它們分別與每個(gè)模塊容納區(qū)域的第一水聯(lián)結(jié)部和第二水聯(lián)結(jié)部相連接。通過(guò)該可位于換流器柜的蓋中的水接頭可使換流器柜的待冷卻的組件與牽引系統(tǒng)的冷卻水循環(huán)相連接。[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,罩殼包括排水口,其實(shí)施成用于,放出存在于換流器柜中的冷卻水。為了維護(hù)目的(例如當(dāng)應(yīng)從柜中移出功率模塊時(shí)),可從換流器柜中放出冷卻水。聯(lián)結(jié)部可為無(wú)泄漏的,也就是說(shuō),其可獨(dú)立地封閉直至將其打開(kāi)。[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,排水口布置在罩殼的分離壁處,該分離壁用于, 使第二模塊容納區(qū)域與整流器的控制組件分離。[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,排水口包括用于連接軟管的排水口接頭 (Wasserablaufstutzen)和在排水口接頭之下的擋板(Auffangblech)。排水口接頭可與軟管相連接,例如可利用該軟管將冷卻水抽回(zurilckpumpen)牽引系統(tǒng)的冷卻循環(huán)中。擋板可防止,不當(dāng)心使冷卻水流入換流器柜的內(nèi)部。[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,罩殼包括帶有活門(Klappe)的覆蓋部,可通過(guò)該活門接近排水口。由此,當(dāng)應(yīng)從換流器柜中放出冷卻水時(shí),不必移除也可覆蓋換流器柜的控制組件的側(cè)壁。[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,換流器柜包括帶有熱交換器的通風(fēng)設(shè)備,該熱交換器聯(lián)接到第一水接頭和第二水接頭。利用通風(fēng)設(shè)備可使位于換流器柜的內(nèi)部中的空氣循環(huán),從而也可間接地利用熱交換器冷卻未直接利用冷卻水冷卻的換流器柜的組件,例如控制部。[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,通風(fēng)設(shè)備在第二模塊容納區(qū)域中布置在功率模塊之下。在第一模塊容納區(qū)域的功率模塊之下可布置有用于輔助運(yùn)行模塊的正弦濾波器 (Sinusfilter)。[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施形式,每個(gè)模塊容納部具有兩個(gè)軌道,可在所述軌道上將相應(yīng)的功率模塊推到罩殼中。


[0024]下面參考附圖詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。[0025]圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施形式的換流器柜的三維的視圖,圖2顯示了帶有打開(kāi)的覆蓋部的圖1中的換流器柜的三維的視圖,圖3從前部顯示了圖2中的換流器柜的視圖,圖4顯示了不帶功率模塊的圖1中的換流器柜的三維的視圖,圖5從前部顯示了圖4中的換流器柜的視圖。由于清楚的原因未在全部的圖中列舉一些在圖中使用的參考標(biāo)號(hào)。原則上,相同的或相似的部件設(shè)有相同的參考標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了用于軌道車輛所用的牽引系統(tǒng)的換流器柜10,其帶有罩殼12,罩殼12 包括底座14、固定在底座14處的垂直的承載軌道16、固定在承載軌道16上的蓋18、兩個(gè)前側(cè)的覆蓋部20a,20b以及側(cè)向的覆蓋部22。如可從圖2中更好地看出的那樣,換流器柜10接納(beherbergen)帶有兩個(gè)部分整流器^a,26b的整流器24,部分整流器^a,26b的高功率組件分別布置在第一模塊容納區(qū)域28a和第二模塊容納區(qū)域^b中,可通過(guò)覆蓋部20a,20b接近模塊容納區(qū)域^a,28b 0在蓋18中布置有用于第一部分整流器^a的第一輸入端子30a和用于第二部分整流器^b的第二輸入端子30b。通過(guò)輸入端子30a,30b,部分整流器^a,26b可與引導(dǎo)單相的交變電流的上部滑接線以電的方式相連接。此外,在蓋18中存在帶有入口 3 和出口 32b的冷卻水接頭32,換流器柜10可通過(guò)冷卻水接頭32與冷卻水循環(huán)相連接。此外,在蓋18中布置有用于控制部36和用于輔助運(yùn)行引出端 (Hilfsbetriebsabgang)的信號(hào)連接器(Signalstecker) ;34。通過(guò)覆蓋部22可接近控制部 36。[0036]覆蓋部20a,20b, 22的每一個(gè)具有兩個(gè)蓋把手38,可通過(guò)這些蓋把手38抬起相應(yīng)覆蓋部并且由此將覆蓋部與換流器柜10分離。在覆蓋部22中在下端部處存在蓋或活門40,通過(guò)其可接近帶有排水口 42的排水閥。排水口 42包括用于連接軟管的排水口接頭4 和在排水口接頭4 之下的U形擋板 42b。通過(guò)垂直的分離壁41將第一模塊容納區(qū)域28a和第二模塊容納區(qū)域28b彼此分離。另一分離壁43側(cè)向地布置在第二模塊容納區(qū)域28b旁邊。用于控制整流器M的控制組件側(cè)向地布置在模塊容納區(qū)域28b旁邊并且固定在分離壁43處。在兩個(gè)模塊容納區(qū)域^a,28b中存在功率模塊44,其布置在模塊容納部46中。如例如從圖5中得出的那樣,第一模塊容納區(qū)域^a具有五個(gè)模塊容納部46,并且第二模塊容納區(qū)域28b具有四個(gè)模塊容納部46。用于兩個(gè)部分整流器^a,^b的每一個(gè)部分整流器的功率模塊44包括分別用于整流器48a,48b和逆變器50a,50b的IGBT。整流器48a,48b的每一個(gè)供給一個(gè)直流電壓中間電路52a,52b,其模塊布置在相應(yīng)部分整流器^a,26b的功率模塊44之后。整流器10可應(yīng)用在帶有單相的、AC供電的滑接線的牽引系統(tǒng)中(例如 16kV/162/3Hz 或 25kV/50Hz)。
6[0042]兩個(gè)部分整流器^a,26b在功率部分中是獨(dú)立的,并且借助于IGBT逆變器50a, 50b將通過(guò)輸入變壓器向下(herab)分離的輸入電壓整流,并且將滑接線能量?jī)?chǔ)存在直流電壓中間電路52a,52b中。每個(gè)部分整流的馬達(dá)側(cè)的逆變器50a,50b再次轉(zhuǎn)換在相應(yīng)直流電壓中間電路52a,52b中儲(chǔ)存的能量,并且將該能量繼續(xù)輸送到牽引馬達(dá) (Fahrmotor),其聯(lián)接到相應(yīng)部分整流器^a,26b處。為了限制在中間電路處的直流電壓, 附加地在每個(gè)部分整流器^a,^b中還安裝電壓限制(Sparmungsbegrenzer)相。[0043]每個(gè)部分整流的電網(wǎng)側(cè)的IGBT逆變器(整流器)48a,48b配備有兩個(gè)并聯(lián)的IGBT相,因?yàn)樵撦斎牍β食^(guò)單個(gè)相組合件(Phasenbaustein)的容量。電網(wǎng)側(cè)的相和馬達(dá)相(或電壓限制相)共同地構(gòu)建在構(gòu)建成機(jī)械的單元的功率模塊44上。這些功率模塊44全部構(gòu)建成相同的,并且可相互替換。[0044]通過(guò)應(yīng)用該模塊組裝方式可簡(jiǎn)單地維護(hù)整流器24。裝備有IGBT的功率模塊44輕于25kg并且可由一個(gè)人進(jìn)行更換。每個(gè)模塊容納部46包括兩個(gè)軌道47,可在軌道47上將相應(yīng)的功率模塊44推入罩殼12中。[0045]同樣由相同的模塊構(gòu)建直流電壓中間電路52a,52b的每一個(gè),這些模塊布置在功率模塊44之后。其包括串聯(lián)的電解電容,以在電氣上分成段的方式布置這些電解電容并且分別通過(guò)保險(xiǎn)裝置保護(hù)電解電容。直流電壓中間電路52a,52b的模塊彼此借助于螺栓連接相連接。然而,兩個(gè)部分整流的中間電路52a,52b是獨(dú)立的。雖然整流器M在單相的滑接線處工作,但是沒(méi)有應(yīng)用協(xié)調(diào)的(abgestimmt)濾波器,以使得脈沖的輸入功率變得平滑。代替地,提高中間電路的容量,提高的程度使得出現(xiàn)的電壓紋波 (Spannungsrippel)最小化。[0046]例如在圖5中可看出用于直流電壓中間電路52,52b的保險(xiǎn)裝置51以及匯流排 53,功率模塊44通過(guò)匯流排53以電的方式與各個(gè)直流電壓中間電路52a,52b相連接。同樣,可簡(jiǎn)單地更換重量略超過(guò)25kg的中間電路模塊。[0047]附加地,在第一部分整流器^a的直流電壓中間電路52a,52b處聯(lián)接有輔助運(yùn)行模塊M,輔助運(yùn)行模塊M提供用于一個(gè)或兩個(gè)三相電流系統(tǒng)和車輛電池系統(tǒng)的輔助能量。[0048]輔助運(yùn)行模塊M配備有兩個(gè)采用IGBT技術(shù)的逆變系統(tǒng)。同樣直接由直流電壓中間電路5 為模塊M供應(yīng)能量?;蛘呖蓪蓚€(gè)三相系統(tǒng)或者可將一個(gè)三相系統(tǒng)和電池充電系統(tǒng)(Batterieladesystem)裝配在模塊M上。[0049]在輔助運(yùn)行模塊M之下在換流器柜10中在第一模塊容納區(qū)域28a中布置有正弦濾波系統(tǒng)56??墒褂靡粋€(gè)或兩個(gè)正弦濾波系統(tǒng)56,以將三相系統(tǒng)的電壓形狀變平滑。正弦濾波系統(tǒng)56負(fù)責(zé)(sorgen fuer)輸出電壓的高的質(zhì)量,并且在電池充電系統(tǒng)的情況下負(fù)責(zé)中間電路電壓輸出端的電分離。[0050]在換流器柜10的罩殼側(cè)的控制單元36控制所有整流系統(tǒng)。控制單元36包括電源??刂茊卧?6具有饋電裝置或電源58,由車輛的電池電壓為饋電裝置或電源58供電。 此外,控制單元包括控制器或計(jì)算機(jī)60,對(duì)于計(jì)算機(jī)60可應(yīng)用ABB的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī) 60服務(wù)于(versorgen)兩個(gè)部分整流以及輔助運(yùn)行系統(tǒng)Μ。通過(guò)光導(dǎo)體將控制單元36的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)侥K44,54上的IGBT的驅(qū)動(dòng)單元處。同樣通過(guò)光導(dǎo)體將模塊 44,54的逆變器相的測(cè)量值傳輸回到控制單元36。[0051 ] 通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)與車輛控制技術(shù)的接口。為此,控制單元36包括CAN總線適配器62。此外,控制單元36包括以太網(wǎng)開(kāi)關(guān)64。在輸入端子30a,30b中,分別對(duì)于每個(gè)部分整流器^a,^b,電網(wǎng)輸入模塊 (Netzeingangsmodul) 66a, 66b 安裝在換流器柜 10 上。為了可使部分整流器^a,26b從滑接線電網(wǎng)分離,每個(gè)部分整流器具有安裝在電網(wǎng)輸入模塊66^6 上的分離裝置68a,68b。在故障情況中,可由整流器控制部36激活分離裝置68a,68b,從而仍進(jìn)一步保證利用僅僅一個(gè)部分整流器沈⑴^b的繼續(xù)運(yùn)行。同樣, 在該電網(wǎng)輸入模塊66a,66b上存在預(yù)充電裝置(Vorladeeinrichtung) 70a,70b,在分離裝置68a,68b使整流器M與變壓器或滑接線相連接之前,在整流器M上載(Aufstarten)時(shí)通過(guò)預(yù)充電裝置70a,70b可為后續(xù)的直流電壓中間電路52a,52b充電。在底板或底座14中,換流器柜具有用于馬達(dá)纜線的引出端72,兩個(gè)部分整流器 26a, 26b可利用馬達(dá)纜線在馬達(dá)側(cè)與車輛的馬達(dá)相連接。利用水冷卻整流器M的功率模塊44。冷卻泵以及到外界空氣中的循環(huán)冷卻單元 (Rueckkuehleinheit)不是位于換流器柜10中,而是作為車輛的一部分。冷卻水接頭32的入口 3 通過(guò)用于輸送水的分配管74與第一水聯(lián)結(jié)部或快速聯(lián)結(jié)部76相連接。冷卻水可通過(guò)聯(lián)結(jié)部76通過(guò)功率模塊44流到第二水聯(lián)結(jié)部或快速聯(lián)結(jié)部78,第二水聯(lián)結(jié)部或快速聯(lián)結(jié)部78通過(guò)另一分配管80與冷卻水接頭32的出口 32b相連接。模塊容納部46的每一個(gè)包括兩個(gè)水聯(lián)結(jié)部76,78。通過(guò)熱交換器82將在整流器內(nèi)空間處給出的損失功率傳遞到冷卻水,為此熱交換器82與分配管74,80相連接。為了在換流器柜10中進(jìn)行內(nèi)部空氣的循環(huán),安裝有通風(fēng)設(shè)備84,通風(fēng)設(shè)備84如熱交換器82那樣在第二模塊容納區(qū)域28b中布置在功率模塊44之下。通風(fēng)設(shè)備84同時(shí)為兩個(gè)部分整流器Ma,24b服務(wù)(bedienen)。熱交換器82布置在內(nèi)部通風(fēng)設(shè)備84之后。補(bǔ)充地需指出的是,“包括的”不排除其它元件或步驟,并且“不定冠詞一個(gè)”不排除多個(gè)。此外應(yīng)指出的是,也可與其它以上描述的實(shí)施例的其它特征或步驟相組合地使用參考上述實(shí)施例中的一個(gè)描述的特征或步驟。在權(quán)利要求中的參考標(biāo)號(hào)不應(yīng)視為限制。
權(quán)利要求1.一種用于牽引系統(tǒng)的換流器柜(10),所述換流器柜(10)包括罩殼(12),用于容納帶有第一部分整流器和第二部分整流器06b)的整流器 (24),其中,所述部分整流器06a,26b)的每一個(gè)包括用于將單相的交變電流整流成直流電流的整流器G8a),其也為逆變器;用于容納所述直流電流的直流電壓中間電路(52a, 52b);以及用于將直流電流轉(zhuǎn)變成多相的交變電流的逆變器(50a,50b),其中,所述罩殼(1 包括用于所述第一部分整流器(26a)的第一模塊容納區(qū)域08a) 和用于所述第二部分整流器06b)的第二模塊容納區(qū)域08b),其中,所述第一模塊容納區(qū)域08a)和所述第二模塊容納區(qū)域08b)包括多個(gè)用于功率模塊G4)的模塊容納部06),其中,每個(gè)模塊容納部G6)具有用于輸送冷卻水的第一水聯(lián)結(jié)部(76)和用于從相應(yīng)的功率模塊G4)排出所述冷卻水的第二水聯(lián)結(jié)部(78)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換流器柜(10),其中,所述罩殼(12)包括垂直的分離壁(41),所述垂直的分離壁將所述第一模塊容納區(qū)域08a)和所述第二模塊容納區(qū)域08b)彼此分離;其中,用于控制所述整流器04)的控制組件(36)側(cè)向地布置在所述模塊容納區(qū)域 (28a, 28b)旁邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換流器柜(10),其中,所述第一水聯(lián)結(jié)部(76)和所述第二水聯(lián)結(jié)部(78)為快速聯(lián)結(jié)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換流器柜(10),其中,所述罩殼(12)在其上端部處具有用于輸送冷卻水的第一水接頭(32a)以及用于排出冷卻水的第二水接頭(32b),它們分別與每個(gè)模塊容納區(qū)域Q8a,28b)的所述第一水聯(lián)結(jié)部和所述第二水聯(lián)結(jié)部相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換流器柜(10),其中,所述罩殼(12)包括排水口(42),所述排水口 02)實(shí)施成用于放出存在于所述換流器柜(10)中的冷卻水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換流器柜(10),其中,所述排水口 G2)布置在所述罩殼(12)的分離壁03)處,所述分離壁G3)用于使所述第二模塊容納區(qū)域08b)與所述整流器04)的控制組件(34)分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換流器柜(10),其中,所述排水口 0 包括用于連接軟管的排水口接頭(42a)和在所述排水口接頭 (42a)之下的擋板(42b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的換流器柜(10),其中,所述罩殼(1 包括帶有活門GO)的覆蓋部(22),可通過(guò)所述活門接近所述排水口 02)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換流器柜(10),其中,所述換流器柜(10)包括帶有熱交換器(8 的通風(fēng)設(shè)備(84),所述熱交換器 (82)聯(lián)接到所述第一水接頭和第二水接頭(3 ,32b);其中,所述通風(fēng)設(shè)備在所述第二模塊容納區(qū)域08b)中布置在所述模塊容納部G6)之下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換流器柜(10),其中,每個(gè)模塊容納部G6)具有兩個(gè)軌道(47),可在所述軌道07)上將相應(yīng)的功率模塊(44)推到所述罩殼(12)中。
專利摘要本實(shí)用新型的名稱為換流器柜,提供一種用于牽引系統(tǒng)的換流器柜10包括罩殼12以用于容納帶有第一部分整流器26a和第二部分整流器26b的整流器24。罩殼12包括用于第一部分整流器26a的第一模塊容納區(qū)域28a和用于第二部分整流器26b的第二模塊容納區(qū)域28b。利用水冷卻換流器柜10,并且換流器柜10附加地包括內(nèi)部的控制部36。
文檔編號(hào)H02B1/30GK202308805SQ20112026858
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
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