CN107112913B - 具有能移动的触头、但位置固定的变流器组件的变流器设备 - Google Patents

具有能移动的触头、但位置固定的变流器组件的变流器设备 Download PDF

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Abstract

变流器设备具有基础结构(1)，在该基础结构上布置有电的第一网络(3)的导线(2)。在该基础结构(1)上还布置有多个第一触头(4)，第一触头借助于第一执行器(5)能够至少从第一连接位置转移到第一释放位置中。在第一释放位置中，变流器组件(6)作为单元能够固定在基础结构(1)的容纳部(7)中并且能够从容纳部(7)中移除。如果变流器组件固定在基础结构(1)的容纳部(7)中，该变流器组件(6)就位置固定地布置在容纳部(7)中。当并且只要第一触头(4)处于第一连接位置中，该变流器组件就与第一网络(3)的导线(2)电连接。当并且只要第一触头(4)处于第一释放位置中，该变流器组件就与第一网络(3)的导线(2)电分离。容纳部(7)在第一触头(4)从第一连接位置转移到第一释放位置中时不移动。

Description

具有能移动的触头、但位置固定的变流器组件的变流器设备
技术领域
本发明涉及一种变流器设备，
-其中，该变流器设备具有基础结构，
-其中，在该基础结构上布置有电的第一网络的导线。
背景技术
由于可用性的原因，大功率变流器通常冗余地构建。这例如也适用于 -但是不仅仅适用于-轨道领域。在冗余构建的情况下，变流器系统由多个单独的变流器组件构成。
在单个变流器组件发生故障的情况下，有故障的组件必须至少与第一网络的导线分离。在现有技术中，为了该目的通常应用隔离开关。
为了能够将变流器组件分别从变流器系统中脱离，单个变流器组件还通常与第一网络的导线经由插接连接进行连接。但是，插接连接通常不作为在故障情况下用于分离的隔离开关使用。然而，从EP 2 387 141 A1中也已知该方法。在EP 2 387 141 A1中，在变流器组件发生故障的情况下，相应的变流器组件作为整体借助于执行器移动，并且由此与第一网络的导线分离。在相应的变流器组件与第一网络的导线分离的情况下，尤其将插接连接脱离。
EP 2 387 141 A1的解决方案公开了相对于常规的现有技术的改进，因为在EP 2387 141 A1中使用了本来存在的、用于将变流器组件与第一网络的导线分离的插接连接。由此，除了插接连接之外在常规的现有技术中存在的、独立的隔离断路开关变得不必要。
然而，EP 2 387 141 A1的解决方案因此是不利的，因为必须移动变流器组件的全部整体。此外，变流器组件必须不仅机械地固定在第一连接位置中还机械地固定在第一释放位置中。当基础结构以及变流器组件借助于基础结构经受机械的冲击负荷和振动负荷和/或颤动时，这尤其是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供如下的可行性方案，借助该可行性方案以简单、有效、可靠和低成本的方式能够实现变流器组件与第一网络的导线的电分离。
根据本发明，开头提出的类型的变流器设备如下地设计，
-在基础结构上布置有多个第一触头，第一触头借助于第一执行器能够至少从第一连接位置转移到第一释放位置中，
-在第一释放位置中，变流器组件作为单元能够固定在基础结构的容纳部中并且能够从容纳部中移除，
-如果变流器组件固定在基础结构的容纳部中，变流器组件就位置固定地布置在容纳部中，并且，当并且只要第一触头处于第一连接位置中时，变流器组件就与第一网络的导线电连接，并且，当并且只要第一触头处于第一释放位置中时，变流器组件就与第一网络的导线电分离，并且
-容纳部在第一触头从第一连接位置转移到第一释放位置中时不移动。
通过该设计方案，为了将变流器组件与第一网络的导线分离，仅还需要将第一触头从第一连接位置转移到第一释放位置中。另外的部件-尤其是重的变流器组件-不需要移动。
优选地，第一网络是直流电压网络。在该情况下，直流电压网络通常具有辅助电容器(Stuetzkondensator)。在本发明的范围中，辅助电容器尤其能够位置固定地布置在基础结构上。
在一个优选的设计方案中，第一触头与第一网络的导线经由柔性导线连接。该解决方案尤其能够特别简单地并且低成本地实现。
柔性导线能够实施为带状导线(Bandleitung)，该带状导线从第一网络的导线向第一触头观察具有长度，该带状导线在横截面中观察具有宽度和厚度，并且该带状导线彼此间具有间距。优选地，长度尽可能小，宽度尽可能大，并且间距尽可能小。特别优选地应该适用的是，宽度显著大于导线彼此间的间距，尤其至少是间距大小的三倍。此外优选地，宽度大于导线的长度。
作为柔性导线的设计方案的替换方案，第一触头实施为触桥，该触桥在第一连接位置中不仅与变流器组件而且还与第一网络的导线电连接，并且该触桥在第一释放位置中不仅与变流器组件而且还与第一网络的导线电分离。
第一触头尤其能够实施为插头或用于电插接连接的插头的容纳部。实施为用于插头的容纳部的设计方案是优选的。
在单独情况下能够可行的是，由操作人员对执行器进行驱控。然而，变流器设备通常具有评估装置，借助于该评估装置自动地检测变流器组件的故障。在该情况下，评估装置实施为用于第一执行器的控制装置并且与第一执行器在控制技术上连接。
第一执行器根据需要能够实施为电的、液压的或气动的执行器。
通常，变流器设备与电的第二网络的导线连接。第二网络的导线尤其能够布置在基础结构上。在该情况下，在第二网络方面，优选地存在与第一网络的设计方案类似的设计方案。因此，在该情况下优选地提出：
-在基础结构上布置有多个第二触头，第二触头借助于第二执行器能够至少从第二连接位置转移到第二释放位置中，
-在第二释放位置中，变流器组件作为单元能够固定在基础结构的容纳部中并且能够从容纳部中移除，
-如果变流器组件固定在基础结构的容纳部中，当并且只要第二触头处于第二连接位置中时，变流器组件就与第二网络的导线电连接，并且，当并且只要第二触头处于第二释放位置中时，变流器组件就与第二网络的导线分离，并且
-容纳部在第二触头从第二连接位置转移到第二释放位置中时不移动。
在单独情况下可行的是，第一执行器和第二执行器被彼此无关地驱控。然而通常，第一执行器和第二执行器被控制装置共同地驱控或者是彼此一致的。
特别地，第二网络能够是多相的交流电流网络。
此外，上述关于第一网络的实施方案以类似的方式也能够应用于第二网络。
根据本发明的变流器设备根据需要能够位置固定地或移动地使用。尤其在移动使用中，本发明的优选的应用在于，交通工具具有根据本发明的变流器设备，并且该变流器设备经由第二网络与交通工具的牵引驱动器连接。
附图说明
本发明的上述特性、特征和优点以及实现这些的方式和方法结合下面对实施例的说明变得更加清楚易懂，实施例结合附图进行详细阐述。在此，在示意图中示出：
图1示出变流器设备，
图2示出在另一状态下的图1的变流器设备，
图3示意性地示出第一触头的一个设计方案，
图4示出在第一连接位置中的第一执行器和第一触头，
图5示出在第一释放位置中的、图4的第一执行器和第一触头，
图6示出第一触头与第一网络的导线的连接，
图7以横截面示出柔性导线，
图8示出第一触头，并且
图9示出具有变流器设备的交通工具。
具体实施方式
根据图1和2，变流器设备具有基础结构1。在基础结构1上布置有电的第一网络3的导线2。第一网络3尤其能够是直流电压网络。第一网络3的导线2能够尤其位置固定地布置在基础结构1上。
此外，在基础结构1上还布置有多个第一触头4。第一触头4借助于第一执行器5能够从第一连接位置转移到第一释放位置中。图1示出在第一连接位置中的第一触头4，图2示出在第一释放位置中的第一触头。
当第一触头4处于第一释放位置中时，变流器组件6能够固定在基础结构1的容纳部7中，并且也能够再次从容纳部中移除。这在图2中通过双向箭头8表明。变流器组件6至少实施为具有电压中间电路的变流器的单独的相。通常，变流器组件6实施为至少单向的B6桥。在许多情况下，变流器组件6甚至实施为双向的B6桥。变流器组件6的单个变流器能够根据需要实施为线路换相的(netzgefuehrt)或自换相的晶闸管或者实施为晶体管(例如实施为IGB(绝缘栅双极型)晶体管)。通常，单个变流器实施为能开并且能关的半导体开关。
当第一触头4处于第一连接位置中时，变流器组件6还可能同样固定在容纳部7中并且能够从容纳部中移除。替选地可行的是：当第一触头4 处于第一释放位置中时，变流器组件6能够仅仅固定在容纳部7中并且能够从容纳部中移除。
当变流器组件6固定在基础结构1的容纳部7中时，变流器组件位置固定地布置在容纳部7中。变流器组件6在该情况下能够替选地与第一网络3的导线2电连接，或者与第一网络3的导线2电分离。特别地，当并且只要第一触头4处于第一连接位置中(见图1)，变流器组件6就与第一网络3的导线2电连接。相反地，当并且只要第一触头4处于第一释放位置中(见图2)，变流器组件6就与第一网络3的导线2电分离。通常，变流器组件6在该情况下与第一网络3的导线2在全部极上电分离。然而在单独情况下，仅执行单极的分离也可以是足够的。
借助于第一执行器5，第一触头4如已提及的那样能够至少从第一连接位置转移到第一释放位置中。通常，第一触头4借助于第一执行器5也能够相反地从第一释放位置转移到第一连接位置中。然而与通过第一执行器5是否可以仅单向地移动或是否可以双向地移动第一触头4无关，在第一触头4从第一连接位置转移到第一释放位置(并且必要时相反转移)时，容纳部7相对于基础结构1不移动。由于变流器组件6位置固定地布置在容纳部6中，因此变流器组件6也相对于基础结构1不移动。
在许多情况下，相应于图1和图2中的图，在基础结构1上存在多个容纳部7，在这些容纳部中能够分别固定有各自的变流器组件6。在该情况下，相应的实施方案单独地适用于相应的变流器组件6。
此外，变流器组件6还能够与电的第二网络10的导线9连接。第二网络10尤其能够是多相的交流电流网络。第二网络10的导线9相应于图 1和图2中的图能够布置在基础结构1上。第二网络10的导线9能够-类似于第一网络3的导线2-尤其位置固定地布置在基础结构1上。
可行的是，电的第二网络10的导线9对于相应的变流器组件6是专有的，因此仅仅将相应的变流器组件6、但是不将其他的变流器组件6连接到电的第二网络10的导线9上。通常也实现该设计方案。在该情况下可行的是，变流器组件与电的第二网络10的导线9的连接是不可脱离的。替选地，该连接是可脱离的。当连接为可脱离的时，能够-除了第一触头4 之外-还将多个第二触头11布置在基础结构1上。第二触头11在该情况下 -类似于第一触头4-借助于第二执行器12能够至少从第二连接位置转移到第二释放位置中。图1示出了处于第二连接位置中的第二触头11，图2 示出处了于第二释放位置中的第二触头。
类似于第一触头4，当第二触头11处于第二释放位置中时(见图2)，变流器组件6作为单元能够固定在基础结构1的容纳部7中并且能够从容纳部中移除。在第二连接位置中，能够但是非必须地存在相应的可脱离性和可连接性。优选地，在第一触头4和第二触头11方面存在相同的相关性。当第一触头4处于第一连接位置中而变流器组件6因此作为单元也能从容纳部7中移除时，那么当第二触头11处于第二连接位置中时，变流器组件6优选地也能够作为单元从容纳部7中移除。相反地，当第一触头 4处于第一连接位置中而变流器组件6作为单元不能从容纳部7中移除时，那么当第二触头11处于第二连接位置中时，变流器组件6作为单元优选地也不能从容纳部7中移除。
类似于与第一网络3的导线2的连接，只要变流器组件固定在容纳部 7中，变流器组件6就能够替选地与第二网络10的导线9电连接或者与第二网络10的导线9电分离。特别地，当并且只要第二触头11处于第二连接位置中(见图1)，变流器组件6就与第二网络10的导线9电连接。相反地，当并且只要第二触头11处于第二释放位置中(见图2)，变流器组件6就与第二网络10的导线9电分离。通常，变流器组件6在该情况下与第二网络10的导线9在全部极上电分离。然而在单独情况下，仅执行单极的分离也能够是足够的。
类似于关于第一触头4的情况，在第二触头11从第二连接位置转移到第二释放位置中(并且必要时也相反)时，容纳部7相对于基础结构1 不移动。
当第一网络3实施为直流电压网络时，第一网络相应于图1和图2中的图-必要时对于每个变流器组件6-具有至少一个辅助电容器13。在该情况下，一个辅助电容器13或多个辅助电容器13位置固定地布置在基础结构1上。因此，辅助电容器在第一触头4从第一连接位置转移到第一释放位置中(并且必要时也相反)时不移动。
下面，详细深入阐述第一触头4、其设计方案、其与第一网络3的导线2的连接可行性以及第一执行器5。然而，相应的设计方案以类似的方式也可用于第二触头11、其设计方案、其与第二网络10的导线9的连接可行性以及第二执行器12。
根据图3至图5，第一触头4与第一网络3的导线2经由柔性导线14 连接。根据图3至图5，第一触头4尤其能够实施为用于电插接连接的插头16的容纳部15。相反的设计方案也是可行的。柔性导线14从第一网络 3的导线2向第一触头4观察具有长度l。
柔性导线14例如能够相应于图6和图7中的图地实施为带状导线。在实施为带状导线的情况下，柔性导线14具有宽度b和厚度d。此外，柔性导线14彼此间还具有间距a。间距a-尤其参见图7-以与导线14的厚度 d相同的方向延伸。在导线14之间能够布置绝缘层。绝缘层在图6和图7 中没有示出。
优选地，宽度b显著大于导线14彼此间的间距a，尤其至少是间距大小的三倍。例如，宽度b能够至少是导线14彼此间的间距a的五倍、十倍或二十倍。
优选地，宽度b大于长度l。
根据图4和图5，第一执行器5实施为电的执行器，尤其实施为电动马达，该电动马达经由螺杆传动装置17作用在第一触头4上。替选地，第一执行器5例如能够实施为液压的或气动的执行器。第一执行器5的设计方案与第一触头4到第一网络3的导线2的连接方案无关，并且也与第一触头4是否实施为用于插头16的容纳部15无关，与是否直接实施为插头16或另外的形式无关。
此外，第一触头4不必强制性地经由柔性导线14与第一网络3的导线2连接。作为经由柔性导线14的连接的替换方案，第一触头4例如能够相应于图8中的示意图地实施为触桥18。在该情况下，第一触头4在第一连接位置中不仅与变流器组件6电连接而且还与第一网络3的导线2电连接。在第一释放位置中，第一触头4-显然地-与变流器组件6电分离。然而附加地，第一触头4在根据图8的设计方案中在第一释放位置中也与第一网络3的导线2电分离。
此外，相应于图1中的图，变流器设备通常还具有评估装置19。借助于评估装置19-以已知的方式-自动地检测变流器组件6的故障。当检测到变流器组件6的故障时，评估装置19驱控第一执行器5并且必要时也控制用于相应的变流器组件6的第二执行器12。因此，评估装置19实施为用于第一执行器5和必要时也用于第二执行器12的控制装置。此外，该评估装置为了传输相应的控制信号与第一执行器5并且必要时也与第二执行器12在控制技术上连接。
在一些情况下，在将特定的变流器组件6与第一网络3的导线2分离的同时，也需要将该变流器组件6与第二网络10的导线9分离。在该情况下-由评估装置19或一般地由控制装置-共同地驱控第一和第二执行器 5、12。替选于共同的控制，这两个执行器5、12也能够是彼此一致的。
变流器设备能够用于任意的目的。例如，变流器设备相应于图9中的图地能够是交通工具20的构件，该交通工具例如是电动汽车、电驱动的飞行器、船或者-如图9中示出的-轨道车辆。
在交通工具20的情况中，变流器设备经由第二网络10的导线9与交通工具20的牵引驱动器21(也参见图1和2)连接。第一网络3能够是自给自足的或者-例如-通过架空导线22供应电能。在架空导线22和第一网络3之间必要时能够进行整流。此外，由于概览的原因，在图9中没有共同示出基础结构1、触头4、11、执行器5、12以及变流器设备的其他部件，例如辅助电容器13。然而它们是存在的。
综上所述，本发明因此涉及如下内容。
变流器设备具有基础结构1，在该基础结构上布置有电的第一网络3 的导线2。在该基础结构1上还布置有多个第一触头4，第一触头借助于第一执行器5能够至少从第一连接位置转移到第一释放位置中。在第一释放位置中，变流器组件6作为单元能够固定在基础结构1的容纳部7中并且能够从容纳部7中移除。如果变流器组件固定在基础结构1的容纳部7 中，该变流器组件6就位置固定地布置在容纳部7中。当并且只要第一触头4处于第一连接位置中，该变流器组件就与第一网络3的导线2电连接。当并且只要第一触头4处于第一释放位置中，该变流器组件就与第一网络 3的导线2电分离。容纳部7在第一触头4从第一连接位置转移到第一释放位置中时不移动。
本发明具有许多优点。特别地，以简单且可靠的方式，以小的能量耗费并且仅仅以小的移动规模能够进行变流器组件6与第一网络3的导线2 的可靠的分离。特别由于该设计方案，根据本发明的变流器设备也能够在变流器设备经受振动和冲击负荷的使用条件下使用。此外，能够以简单的方式确保在变流器组件6与一个辅助电容器13或多个辅助电容器13之间的、低电感的连接。
尽管在细节上通过优选的实施例详细阐明和描述了本发明，但本发明不受公开的实例的限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其他的变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种变流器设备，
-其中，所述变流器设备具有基础结构(1)，
-其中，在所述基础结构(1)上布置有电的第一网络(3)的导线(2)，
-其中，在所述基础结构(1)上布置有多个第一触头(4)，所述第一触头借助于第一执行器(5)能够至少从第一连接位置移动到第一释放位置中，
-其中，在所述第一释放位置中，变流器组件(6)作为单元能够固定在所述基础结构(1)的容纳部(7)中并且能够从所述容纳部(7)中移除，并且
-其中，如果所述变流器组件固定在所述基础结构(1)的所述容纳部(7)中，所述变流器组件(6)就位置固定地布置在所述容纳部(7)中，并且，当并且只要所述第一触头(4)处于所述第一连接位置中时，所述变流器组件就与所述第一网络(3)的所述导线(2)电连接，并且，当并且只要所述第一触头(4)处于所述第一释放位置中时，所述变流器组件就与所述第一网络(3)的所述导线(2)电分离，并且
-所述容纳部(7)在所述第一触头(4)从所述第一连接位置移动到所述第一释放位置中时不移动。
2.根据权利要求1所述的变流器设备，其特征在于，所述第一网络(3)是直流电压网络，所述直流电压网络(3)具有至少一个辅助电容器(13)，并且所述辅助电容器(13)位置固定地布置在所述基础结构(1)上。
3.根据权利要求1或2所述的变流器设备，其特征在于，所述第一触头(4)与所述第一网络(3)的所述导线(2)经由柔性导线(14)连接。
4.根据权利要求3所述的变流器设备，其特征在于，所述柔性导线(14)实施为带状导线，所述带状导线从所述第一网络(3)的所述导线(2)向所述第一触头(4)观察具有长度(1)，所述带状导线在横截面中观察具有宽度(b)和厚度(d)，并且所述带状导线彼此间具有间距(a)。
5.根据权利要求4所述的变流器设备，其特征在于，所述柔性导线(14)的所述宽度(b)大于所述柔性导线(14)彼此间的所述间距(a)。
6.根据权利要求1或2所述的变流器设备，其特征在于，所述第一触头(4)实施为触桥(18)，所述触桥在所述第一连接位置中不仅与所述变流器组件(6)而且还与所述第一网络(3)的所述导线(2)电连接，并且所述触桥在所述第一释放位置中不仅与所述变流器组件(6)而且还与所述第一网络(3)的所述导线(2)电分离。
7.根据权利要求1或2所述的变流器设备，其特征在于，所述第一触头(4)实施为插头(16)或用于电插接连接的插头(16)的容纳部(15)。
8.根据权利要求1或2所述的变流器设备，其特征在于，所述变流器设备具有评估装置(19)，借助于所述评估装置自动地检测所述变流器组件(6)的故障，并且所述评估装置(19)实施为用于所述第一执行器(5)的控制装置并且与所述第一执行器(5)在控制技术上连接。
9.根据权利要求1或2所述的变流器设备，其特征在于，所述第一执行器(5)实施为电的、液压的或气动的执行器。
10.根据权利要求8所述的变流器设备，其特征在于，
-在所述基础结构(1)上布置有电的第二网络(10)的导线(9)，
-在所述基础结构(1)上布置有多个第二触头(11)，所述第二触头借助于第二执行器(12)能够至少从第二连接位置移动到第二释放位置中，
-在所述第二释放位置中，所述变流器组件(6)作为单元能够固定在所述基础结构(1)的所述容纳部(7)中并且能够从所述容纳部(7)中移除，
-如果所述变流器组件(6)固定在所述基础结构(1)的所述容纳部(7)中，当并且只要所述第二触头(11)处于所述第二连接位置中时，所述变流器组件(6)就与所述第二网络(10)的所述导线(9)电连接，并且，当并且只要所述第二触头(11)处于所述第二释放位置中时，所述变流器组件就与所述第二网络(10)的所述导线(9)分离，并且
-所述容纳部(7)在所述第二触头(11)从所述第二连接位置移动到所述第二释放位置中时不移动。
11.根据权利要求10所述的变流器设备，其特征在于，所述第一执行器和所述第二执行器(5、12)被一个所述控制装置共同地驱控或者是彼此一致的。
12.根据权利要求10所述的变流器设备，其特征在于，所述第二网络(10)是多相的交流电流网络。
13.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具具有根据前述权利要求中任一项所述的变流器设备，并且所述变流器设备经由第二网络(10)与所述交通工具的牵引驱动器(21)连接。
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