本發(fā)明涉及一種變流柜，具體涉及一種軌道交通雙向變流柜，屬于軌道交通控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

城市軌道交通相對于其它交通方式而言，具有安全、舒適、快速、運(yùn)量大和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。但是伴隨路網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和客運(yùn)量的劇增,城市軌道交通能源消耗總量也大幅增長。目前，城市軌道交通仍普遍采用二極管整流機(jī)組供電，其存在著如下缺點(diǎn)：1、輸出電壓波動大；2、再生制動能量浪費(fèi)；3、環(huán)控系統(tǒng)二次耗能嚴(yán)重；4、功率因數(shù)低。而目前市場上現(xiàn)有的軌道交通雙向變流柜通常體積偏大，使用場合單一，拆卸維修較為麻煩，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直嘗試新的方案，但是該問題一直沒有得到妥善解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種軌道交通雙向變流柜，該技術(shù)方案具有再生制動能量回饋功能，具有牽引供電及穩(wěn)壓功能，具有無功補(bǔ)償功能，并且結(jié)構(gòu)緊湊功率密度大。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種軌道交通雙向變流柜，其特征在于，所述雙向變流柜包括控制柜和功率單元柜，所述功率單元柜包括功率單元、電流傳感器、電壓傳感器以及預(yù)充電阻組成，所述功率單元通過導(dǎo)軌螺栓固定安裝在功率單元柜內(nèi)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述控制柜內(nèi)裝有預(yù)充變壓器兩臺、均壓電阻兩支、預(yù)充接觸器兩支、整流橋模塊六支、主控制電路板一塊、輔助控制電路板兩塊、AD采樣電路板兩塊、同步變壓器兩臺、開關(guān)電源七支、UPS一套，所述均壓電阻、整流橋模塊、開關(guān)電源、AD采樣電路板、預(yù)充接觸器、輔助控制電路板、主控制電路板以及UPS設(shè)置在控制柜上。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述控制柜門上設(shè)置有柜門上裝有觸摸屏、指示燈、儀表和操作按鈕。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述功率單元柜內(nèi)，每組功率單元放置一層，共計(jì)六組功率單元，柜體后部放置電流傳感器十二支、電壓傳感器四支、預(yù)充電阻四支。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述功率單元包括六支IGBT、六塊IGBT驅(qū)動板、八只電容、兩只風(fēng)冷散熱器、六個(gè)散熱風(fēng)機(jī)、一塊脈沖分配電路板、兩塊電源分配電路板、一塊無感母線、一個(gè)單元外殼，所述功率單元中，IGBT及IGBT驅(qū)動板通過螺栓安裝在風(fēng)冷散熱器上形成功率器件組件；所述2個(gè)功率器件組件與電容組件在單元外殼內(nèi)并排放置，通過螺栓緊固在外殼上，電容組件在2個(gè)功率器件組件的中間；所述無感母線通過螺栓與電容和IGBT相連接，這樣主電容與IGBT的距離最近回路的雜散電感較小，也減少了二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素；所述無感母線為水平放置，有效的消除了母線與IGBT連接處的受力問題；所述風(fēng)冷散熱器的進(jìn)風(fēng)口處在外殼的正面，出風(fēng)口處在外殼的背面，散熱風(fēng)機(jī)通過螺栓安裝在風(fēng)冷散熱器的出風(fēng)口的位置；所述脈沖分配板通過螺栓安裝在無感母線的上部的單元外殼上。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述一個(gè)功率單元為三電平逆變器的兩個(gè)橋臂，三個(gè)單元可組成兩個(gè)完整二極管箝位式三電平拓?fù)湓淼哪孀兤鳌?/p>

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)，1)該技術(shù)方案整體設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)緊湊；該技術(shù)方案具有再生制動能量回饋功能即列車制動能量的回收再利用，給列車供應(yīng)平穩(wěn)的直流電，具有牽引供電及穩(wěn)壓功能，該技術(shù)方案用于補(bǔ)償供電電網(wǎng)的無功功率，具有無功補(bǔ)償功能，并且結(jié)構(gòu)緊湊功率密度大；2)該技術(shù)方案中主電容與IGBT的距離最近回路的雜散電感較小，也減少了二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素；其中無感母線為水平放置，有效的消除了母線與IGBT連接處的受力問題；3)該技術(shù)方案成本較低，便于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-圖4為控制柜不同角度結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5、圖6為為功率單元柜結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7-圖9為功率單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為功率單元主回路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為軌道交通能饋雙向變換裝置系統(tǒng)圖；

圖中：1、控制柜，2、功率單元柜，11、UPS，12、主控制電路板，13、輔助控制電路板，14、預(yù)充接觸器，15、預(yù)充變壓器，16、同步變壓器，17、AD采樣電路板，18、整流橋模塊，19、開關(guān)電源，10、均壓電阻，21、功率單元，22、電流傳感器，23、預(yù)充電阻，24、電壓傳感器，211、IGBT，212、驅(qū)動板，213、無感母線，214、風(fēng)冷散熱器，215、電容，216、脈沖分配電路板，217、單元外殼，218、散熱風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式：

為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖對本實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：參見圖1-圖6，一種軌道交通雙向變流柜，所述雙向變流柜包括控制柜1和功率單元柜2，所述功率單元柜2包括功率單元21、電流傳感器22、電壓傳感器24以及預(yù)充電阻23組成，所述功率單元21通過導(dǎo)軌螺栓固定安裝在功率單元柜內(nèi)，所述控制柜1內(nèi)裝有預(yù)充變壓器15兩臺、均壓電阻10兩支、預(yù)充接觸器14兩支、整流橋模塊18六支、主控制電路板12一塊、輔助控制電路板13兩塊、AD采樣電路板17兩塊、同步變壓器16兩臺、開關(guān)電源19七支、UPS11一套，所述均壓電阻10、整流橋模塊18、開關(guān)電源19以及AD采樣電路板17設(shè)置在控制柜上，所述預(yù)充接觸器14上依次設(shè)置有輔助控制電路板13、主控制電路板12以及UPS11，所述控制柜門上設(shè)置有柜門上裝有觸摸屏、指示燈、儀表和操作按鈕，該技術(shù)方案體積更緊湊，功率密度大，可以為牽引列車提供牽引電源，在牽引列車制動時(shí)將列車制動能量回饋至交流電網(wǎng)并對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。

實(shí)施例2：參見圖4、圖5，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述功率單元柜內(nèi)，每組功率單元放置一層，共計(jì)六組功率單元，柜體后部放置電流傳感器12支、電壓傳感器24四支、預(yù)充電阻23四支。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例3：參見圖7-圖9，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述功率單元包括六支IGBT211、六塊IGBT驅(qū)動板212、八只電容215、兩只風(fēng)冷散熱器214、六個(gè)散熱風(fēng)機(jī)218、一塊脈沖分配電路板216、兩塊電源分配電路板、一塊無感母線213、一個(gè)單元外殼217，所述功率單元中，IGBT及IGBT驅(qū)動板通過螺栓安裝在風(fēng)冷散熱器上形成功率器件組件；所述兩個(gè)功率器件組件與電容組件在單元外殼內(nèi)并排放置，通過螺栓緊固在外殼上，電容組件在兩個(gè)功率器件組件的中間；所述無感母線通過螺栓與電容和IGBT相連接，這樣主電容與IGBT的距離最近回路的雜散電感較小，也減少了二次連接等原因造成的電磁干擾等不利因素；所述無感母線為水平放置，有效的消除了母線與IGBT連接處的受力問題；所述風(fēng)冷散熱器的進(jìn)風(fēng)口處在外殼的正面，出風(fēng)口處在外殼的背面，散熱風(fēng)機(jī)通過螺栓安裝在風(fēng)冷散熱器的出風(fēng)口的位置；所述脈沖分配板通過螺栓安裝在無感母線的上部的單元外殼上。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例4：參見圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述一個(gè)功率單元為三電平逆變器的兩個(gè)橋臂，三個(gè)單元可組成兩個(gè)完整二極管箝位式三電平拓?fù)湓淼哪孀兤鳌Ｆ溆嘟Y(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。

工作原理：參見圖1，一種軌道交通雙向變流柜主要由控制柜和功率單元柜兩部分組成，該技術(shù)方案中，控制柜的尺寸為600*2200*1200mm(寬*高*深)，柜門上裝有觸摸屏、指示燈、儀表和操作按鈕。柜內(nèi)裝有預(yù)充變壓器兩臺、均壓電阻兩支、預(yù)充接觸器兩支、整流橋模塊六支、主控制電路板一塊、輔助控制電路板兩塊、AD采樣電路板兩塊、同步變壓器兩臺、開關(guān)電源七支、UPS一套。上面所述器件通過螺栓、安裝板等連接方式固定安裝在控制柜內(nèi)的相應(yīng)位置；功率單元柜尺寸為1200*2200*1200mm(寬*高*深)，每組功率單元放置一層，共計(jì)六組功率單元，每組功率單元為三電平逆變器的兩個(gè)橋臂。柜體后部放置電流傳感器12支、電壓傳感器四支、預(yù)充電阻四支。所述功率單元通過導(dǎo)軌、螺栓等連接方式固定安裝在功率單元柜內(nèi)的相應(yīng)位置。該技術(shù)方案中，所述功率單元都是獨(dú)立的風(fēng)道和風(fēng)機(jī)來進(jìn)行散熱，并且風(fēng)機(jī)安裝在單元上放置在柜體內(nèi)，風(fēng)機(jī)的噪聲本身就不高，外加在柜體內(nèi)，所以相比較外置大風(fēng)機(jī)的裝置所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲較小。根據(jù)IGBT的功耗，單個(gè)散熱器上的功耗最高為6020W，該方案中，散熱器基板的最高溫度為72℃，而設(shè)定的環(huán)境溫度為40℃，因此可得出溫升為32K，滿足散熱要求。為提高系統(tǒng)的散熱效率而才用的獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，能夠有效提高系統(tǒng)的功率密度。本發(fā)明的額定功率為3000KW，100％額定負(fù)荷可以長時(shí)間運(yùn)行，150％額定負(fù)荷可以保證運(yùn)行30分鐘，200％額定負(fù)荷可以保證運(yùn)行1分鐘，滿足軌道交通的工況。相比于其他相同功能的變流柜，本發(fā)明在更小的體積(1800*2200*1200mm)上滿足了更大的功率，功率密度高。

綜上所述，本發(fā)明在空間體積上設(shè)計(jì)更加合理、緊湊，一套軌道交通雙向變流柜實(shí)現(xiàn)了在牽引列車制動時(shí)將列車制動能量回饋至交流電網(wǎng)同時(shí)為牽引列車提供牽引電源并對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。同時(shí)采用功率單元模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)單元完全一樣可相互替換，并且單獨(dú)具備散熱能力，實(shí)現(xiàn)低成本、高性能、穩(wěn)定可靠的軌道交通雙向變流柜的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還可以將實(shí)施例2、3、4所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例1組合形成新的實(shí)施方式。

需要說明的是上述實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。