轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及轉(zhuǎn)換器機(jī)柜，其包括外部金屬板機(jī)柜框架、第一和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架，其中，第一和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架布置在外部金屬板機(jī)柜框架的內(nèi)部且并排布置。為了改進(jìn)轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的穩(wěn)定可靠性、抗振性和抗機(jī)械沖擊性以及組裝和維護(hù)，第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架包含第一隔室，而第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架包含第二隔室，其中，第二隔室由連續(xù)地布置在第二隔室內(nèi)的至少三個子隔室構(gòu)成；其中，第一子隔室包括至少一個DC電容器；其中，布置在第一子隔室之后的第二子隔室包括至少一個電子模塊；其中，布置在第二子隔室之后的第三子隔室包括用于承載控制單元的控制擺動框架；并且其中，第一和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架由折疊和鉚接的金屬板制成。
【專利說明】轉(zhuǎn)換器機(jī)柜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及功率電子的領(lǐng)域。另外，本實(shí)用新型涉及牽引轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型基于根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)換器機(jī)柜用于許多工業(yè)應(yīng)用中，例如在牽引應(yīng)用中?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的典型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜包括外部金屬板機(jī)柜框架和內(nèi)部機(jī)柜框架，以承載至少一個功率電子模塊(building block)。內(nèi)部機(jī)柜框架布置在外部金屬板機(jī)柜框架的內(nèi)部。關(guān)于牽引領(lǐng)域，存在用于頂部安裝、底層安裝或在發(fā)動機(jī)室內(nèi)部安裝的許多不同的類型的牽引轉(zhuǎn)換器。取決于技術(shù)要求，轉(zhuǎn)換器機(jī)柜結(jié)構(gòu)可由鋼或鋁制成且可焊接或鉚接在一起。此外，這種轉(zhuǎn)換器機(jī)柜包括至少一個風(fēng)機(jī)。另外，轉(zhuǎn)換器機(jī)柜典型地包括:
[0003]?笨重的和密集的部件，諸如電感器和變壓器
[0004]?半導(dǎo)體，其布置在功率電子模塊中
[0005]?控制部件，諸如電路板、繼電器和其它，其基于EMC設(shè)計(jì)規(guī)則安裝在專用機(jī)柜中
[0006]?額外的部件，它們大部分是無源構(gòu)件和連接電纜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目標(biāo)是改進(jìn)上面提到的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜，使得轉(zhuǎn)換器機(jī)柜穩(wěn)定可靠且抗振和抗機(jī)械沖擊，并且容易組裝和維護(hù)。
[0008]此目標(biāo)分別通過權(quán)利要求1的特`征實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的有利發(fā)展在從屬權(quán)利要求中規(guī)定。
[0009]轉(zhuǎn)換器機(jī)柜包括外部金屬板機(jī)柜框架、第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架，其中，第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架布置在外部金屬板機(jī)柜框架的內(nèi)部且并排布置。此外，第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架包含第一隔室，而第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架包含第二隔室。根據(jù)本實(shí)用新型，至少一個風(fēng)機(jī)、電阻器、濾波電容器、電流傳感器和至少一個功率端子布置在第一隔室的內(nèi)部。另外，第二隔室由沿豎向且連續(xù)地布置在第二隔室內(nèi)的至少三個子隔室構(gòu)成。第一子隔室包括至少一個DC電容器。布置在第一子隔室之后的第二子隔室包括至少一個電子模塊。布置在第二子隔室之后的第三子隔室包括用于承載控制單元的控制擺動框架。另外，第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架由折疊和鉚接的金屬板制成。
[0010]因此，根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜確保轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定可靠性和剛度，非?？拐窈涂箼C(jī)械沖擊，并且非常容易組裝和維護(hù)。
[0011]具體而言，由于電氣構(gòu)件布置在隔室和子隔室中，可建立的轉(zhuǎn)換器的模塊化設(shè)置。優(yōu)點(diǎn)在于增加可維護(hù)性，因?yàn)樵试S簡化和快速更換轉(zhuǎn)換器構(gòu)件，諸如功率模塊或電容器元件。
[0012]轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的各個子隔室中的電氣元件優(yōu)選以水平方式布置，以便使得能夠快速和容易更換構(gòu)件。另外，當(dāng)在第一子隔室中使用多個電容器元件和在第二子隔室中使用多個功率模塊時，這些構(gòu)件中的各個水平地布置在其子隔室中允許在進(jìn)行維護(hù)工作時容易和快速地接近這些構(gòu)件。
[0013]在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個風(fēng)機(jī)、電阻器、濾波電容器、電流傳感器和至少一個功率端子布置在第一隔室的內(nèi)部。將電氣構(gòu)件分開布置在布置成彼此靠近的第一和第二隔室中具有的優(yōu)點(diǎn)在于，在轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行期間發(fā)熱的電氣構(gòu)件(諸如功率模塊)可布置成與需要受保護(hù)而不受所述熱的影響的電氣構(gòu)件分開。
[0014]在本實(shí)用新型的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的內(nèi)部由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻允許有最少的技術(shù)冷卻裝備，并且因而可降低另外安裝的冷卻系統(tǒng)的成本。另外，它是冷卻轉(zhuǎn)換器機(jī)柜內(nèi)部的電氣構(gòu)件的廉價方式。當(dāng)然，能夠具有針對由于在它們的運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱的量的原因而需要大量的冷卻的電氣構(gòu)件安裝的另外的冷卻系統(tǒng)。例如，包含半導(dǎo)體元件的功率模塊和電功率塊可由液體冷卻系統(tǒng)冷卻。
[0015]另外，根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜具有以下額外的優(yōu)點(diǎn):
[0016].成本有效的空氣和液體冷卻式轉(zhuǎn)換器機(jī)柜用于模塊式轉(zhuǎn)換器
[0017]?快速和簡單的組裝和維修
[0018].轉(zhuǎn)換器機(jī)柜允許使用批量制造技術(shù)
[0019].轉(zhuǎn)換器機(jī)柜允許用于高電壓勢。 [0020]根據(jù)結(jié)合附圖的 本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的這些和另外的目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]在圖中:
[0022]圖1顯示根據(jù)本實(shí)用新型的具有隔室和子隔室的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的實(shí)施例的俯視圖；
[0023]圖2顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的實(shí)施例的具有蓋的正視圖；
[0024]圖3顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的實(shí)施例的不具有蓋的正視圖和具有控制擺動框架的第三子隔室的詳細(xì)視圖；
[0025]圖4顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的實(shí)施例的不具有蓋的正視圖和不具有控制擺動框架的第一和第二子隔室的詳細(xì)視圖；
[0026]圖5顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的實(shí)施例的不具有蓋的正視圖和第一子隔室的詳細(xì)視圖。
[0027]圖中使用的參考標(biāo)號和它們的含義以總結(jié)的形式列在參考標(biāo)號列表中。在原則上，相同部件在圖中設(shè)有相同參考標(biāo)號。任何描述的實(shí)施例代表本實(shí)用新型的主題的示例而不具有任何限制作用。
[0028]參考標(biāo)號列表:
[0029]I 風(fēng)機(jī)
[0030]2用于接地的電阻器
[0031]3濾波電容器
[0032]4電流換能器
[0033]5功率端子[0034]6功率電子塊(PEBB)
[0035]8功率供應(yīng)控制電路板
[0036]9控制電路板
[0037]IODC鏈路電容器單元
[0038]11控制接口
[0039]12冷卻劑入口 /出口
[0040]13功率端子
[0041]14用于風(fēng)機(jī)的功率供應(yīng)
[0042]15控制擺動框架
[0043]16控制單元
[0044]20外部金屬板機(jī)柜框架
[0045]21第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架
[0046]22第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架
[0047]23第一隔室
[0048]24第二隔室
[0049]25第一子隔室
[0050]26第二子隔室
[0051]27第三子隔室
[0052]100轉(zhuǎn)換器機(jī)柜。
【具體實(shí)施方式】
[0053]圖1示出轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的實(shí)施例的俯視圖，轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100包括外部金屬板機(jī)柜框架20、第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架21和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架22,其中,第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架21和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架22布置在外部金屬板機(jī)柜框架20的內(nèi)部且并排布置。第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架21包含第一隔室23,而第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架22包含第二隔室24。第一隔室23和第二隔室24布置成彼此靠近。在圖1中，第一隔室23布置在轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的左側(cè)，而第二隔室24布置在右側(cè)。但是，該布置還可為相反側(cè)。各個隔室23、24包括電氣構(gòu)件的組件。如圖4中顯示，隔室23包括一個風(fēng)機(jī)1、電阻器2、濾波電容器3、多個電流傳感器4和多個功率端子5。
[0054]第二隔室24由連續(xù)地布置在第二隔室24內(nèi)的三個子隔室25、26、27構(gòu)成。各個子隔室25、26、27包括多個電氣構(gòu)件。各個子隔室由彼此堆疊的水平地布置的層組成。電氣構(gòu)件優(yōu)選布置在各個子隔室的這些水平地堆疊的層中的各個上。
[0055]第一子隔室25包括DC鏈路電容器單元10。布置在第一子隔室25之后的第二子隔室26包括電子模塊6，如圖3中顯示。布置在第二子隔室26之后的第三子隔室27包括用于承載控制單元16的控制擺動框架15，如圖3中顯示。第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架21和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架22由折疊和鉚接的金屬板制成。在這方面，根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜確保轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定可靠性和剛度、非?？拐窈涂箼C(jī)械沖擊，并且非常容易組裝和維護(hù)。
[0056]圖2顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的具有蓋的正視圖。圖2顯示具有蓋的第一隔室23和第二隔室24。轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100具有控制接口 11、入口和出口 12，以便用于提供冷卻介質(zhì)的冷卻劑(例如空氣或液體)冷卻例如轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100內(nèi)部的功率模塊(未顯示)。用于風(fēng)機(jī)的功率供應(yīng)14風(fēng)機(jī)也安裝在轉(zhuǎn)換器機(jī)柜處。
[0057]圖3顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的不具有蓋的正視圖和具有控制擺動框架15的第二隔室24的第三子隔室27的詳細(xì)視圖。根據(jù)圖1，第三子隔室27布置在第二子隔室26的前面，并且包括用于承載轉(zhuǎn)換器控制單元16的控制擺動框架15。顯示在圖3中的第二子隔室26包括多個控制電路板9和用于控制電路板9的多個功率供應(yīng)8。功率供應(yīng)8和控制電路板9優(yōu)選水平地堆疊。有利地，如顯示在圖3中，控制擺動框架15允許擺開，以便觸及后面的另外的元件，以進(jìn)行組裝、更換、交換和/或維護(hù)。控制和測量信號利用光纖鏈路傳遞到和傳遞自轉(zhuǎn)換器控制單元16。對于牽引應(yīng)用，通往牽引控制管理系統(tǒng)(TCMS)的鏈路優(yōu)選通過多運(yùn)載工具總線(MVB)。
[0058]圖4顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的實(shí)施例的不具有蓋的正視圖和不具有控制擺動框架15的第一隔室23和第二隔室24的詳細(xì)視圖。轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的第一隔室25包括風(fēng)機(jī)1、用于接地的電阻器2、電容器3、電流和電壓換能器4和功率端子5。第一隔室25的這些構(gòu)件布置在第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架23內(nèi)部。優(yōu)選地，第一隔室23內(nèi)部的電子構(gòu)件水平地堆疊。
[0059]第二子隔室26布置在第一子隔室25和第三子隔室27之間。子隔室26包括至少一個電子模塊6。在圖4中，多個電子模塊6水平地堆疊在子隔室26內(nèi)部。這個布置允許簡單且快速地更換電子模塊6。至少一個功率電子模塊6，具體而言功率電子模塊6的半導(dǎo)體優(yōu)選例如利用脫離子水進(jìn)行液體冷卻，并且配備有絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為半導(dǎo)體。可通過從子隔室26拉出而容易地更換這種功率電子模塊6。
[0060]圖5顯示根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的不具有蓋的正視圖和第二隔室24的第一子隔室25的詳細(xì)視圖。子隔室25包括至少一個DC電容器單元10。在圖5中，轉(zhuǎn)換器機(jī)柜100的DC鏈路由相同且易于更換的DC鏈路電容器10組成，其中DC鏈路電容器10布置成排。這些排以水平的順序堆疊在子隔室25內(nèi)部，并且因而可通過拉出而容易地更換。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)換器機(jī)柜，包括外部金屬板機(jī)柜框架(20)、第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架(21, 22),其中,所述第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和所述第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架(21，22)布置在所述外部金屬板機(jī)柜框架(20)的內(nèi)部且并排布置， 其中，所述第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架(21)包含第一隔室(23),而所述第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架(22)包含第二隔室(24)， 其中，所述第二隔室(24)由連續(xù)地布置在所述第二隔室(24)內(nèi)的至少三個子隔室(25，26，27)構(gòu)成； 其中，第一子隔室(25)包括至少一個DC電容器(10)； 其中，布置在所述第一子隔室(25)之后的第二子隔室(26)包括至少一個電子模塊(6)； 其中，布置在所述第二子隔室(26)之后的第三子隔室(27)包括用于承載控制單元(16)的控制擺動框架(15);并且其中，所述第一內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架和所述第二內(nèi)部金屬板機(jī)柜框架(21，22)由折疊和鉚接的金屬板制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜，其特征在于，至少一個風(fēng)機(jī)(I)、電阻器⑵、濾波電容器(3)、電流和電壓換能器(4)和至少一個功率端子(5)布置在所述第一隔室(23)的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換器機(jī)柜，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器機(jī)柜的內(nèi)部由風(fēng)機(jī)(I)產(chǎn)生的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。
【文檔編號】H02M1/00GK203434842SQ201320408840
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】B.魯斯塔姆 申請人:Abb 技術(shù)有限公司