CN108173076B - 一种列车快速高压电气连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列车快速高压电气连接装置，包括相互组合安装的变流柜侧高压连接器和模块侧高压连接器；变流柜侧高压连接器包括第一支撑板，在第一支撑板上设置有模块侧与变流柜侧连接部位，在第一支撑板上还设置有定位导向孔；模块侧高压连接器包括第二支撑板，在第二支撑板上设置有与第一支撑板相对应的模块侧与变流柜侧连接部位，第二支撑板上还设置有与第一支撑板上定位导向孔相对应的水冷基板导向柱。本发明大大缩减了功率模块配装时间，且增加功率模块与变流柜电气连接可靠性，减少功率模块维修拆装的人工成本。该装置在保证功率模块与变流柜对接可靠性、电气性能的同时，还考虑到配装后的空间和统型模块的电气性能的统一。

Description

一种列车快速高压电气连接装置
技术领域
本发明属于高压电气技术领域，涉及一种连接装置，尤其是一种列车快速高压电器连接装置。
背景技术
在大功率交流传动电力机车或高速动车组变流系统中，构成主电路的子件功率模块与构成变流系统的父件变流柜之间的电气连接有低压电源信号接口、高压直流电气接口、高压交流电气接口、冷却系统接口等多个对接接口。有时由于变流柜的结构布局限制、外形尺寸限制和接口尺寸限制等因素，功率模块在推入在变流柜安装时由于安装空间小，深度深，安装工具往往到不了接口位置，有时为保证接口的安装便捷性，只能将大部分接口放置在方便人工操作的位置，多种接口汇集在同一位置，需考虑高低压电磁干扰问题、电气间隙问题和部件结构问题等，这样不仅增加了功率模块和变流柜结构设计的复杂性，增加设计成本、人工成本；而且由于变流器和功率模块之间的接口紧固需要人工操作，增加维修维护时间。
快速高压电气连接装置使用范围广泛，适用于列车变流系统中功率模块与变流柜的接口对接。它是将功率模块的高压交流或直流电气接口集成在一个装置上。当功率模块与变流柜进行配装,进行接口对接时，通过导轨推动功率模块，将安装于功率模块的该装置与变流器上相关的装置自动对接，完成高压电气连接，不用进行任何手动连接，减少人工操作时间，节省人工成本。
现有技术的快速高压电气连接装置具有以下缺陷：
1)对外接口设计固定，限制了功率模块安装灵活性，增大变流柜设计的复杂性。
由于当前存在的功率模块所有低压电气接口、高压电气接口，甚至冷却接口都在功率模块同一侧，安装模式比较固定，都是将功率模块通过导轨推入变流柜内部，然后人工在变流柜外侧利用力矩工具紧固。且在有限空间内功率模块与变流柜配装时需考虑电气间隙、爬电距离、电磁干扰等问题，极大的增加变流柜结构设计的复杂性，也为功率模块的维修维护带来不便。
2)拆装功率模块花费较长时间和人工成本
由于当前存在的功率模块的所有高低压电气连接都在同一侧，需要人工手动完成连接。低压接口一般通过连接器的形式完成。为保证电气连接可靠性，高压电气接口均通过M12及以上螺栓紧固，高压接口一般都会有七八个端子，力矩值较大。人工紧固需花费较长时间和精力方能完成连接。甚至功率模块频繁故障会造成两者互接的端子需经常拆卸安装，且人工紧固端子会由于操作不当造成高压端子变形、露铜，影响电气接口连接的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种列车快速高压电气连接装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种列车快速高压电气连接装置，包括相互组合安装的变流柜侧高压连接器和模块侧高压连接器；变流柜侧高压连接器包括第一支撑板，在第一支撑板上设置有模块侧与变流柜侧连接部位，在第一支撑板上还设置有定位导向孔；模块侧高压连接器包括第二支撑板，在第二支撑板上设置有与第一支撑板相对应的模块侧与变流柜侧连接部位，第二支撑板上还设置有与第一支撑板上定位导向孔相对应的水冷基板导向柱。
进一步，在所述第一支撑板和第二支撑板上的模块侧与变流柜侧连接部位设置有六个，作为六个交流输出端子。
进一步，上述模块侧与变流柜侧连接部位包括设置在第一支撑板上的端子筒以及设置在第二支撑板上与端子筒相互插接配合的端子。
进一步，上述端子包括外筒以及设置在外筒内的螺旋导电簧片；所述端子筒贯穿第一支撑板的背侧面，且在端子筒内设置有与所述螺旋导电簧片相配合的接触柱体。
进一步，上述模块侧与变流柜侧连接部位还包括有复合母排交流端子连接端；所述复合母排交流端子连接端设置在第二支撑板在与水冷基板连接的一侧面上。
进一步，上述第一支撑板与第二支撑板的尺寸相适应。
进一步，上述第一支撑板和第二支撑板相互平行贴合装配，并且两者的中心通过螺孔和螺栓连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明的列车快速高压电气连接装置大大缩减了功率模块配装时间，且增加功率模块与变流柜电气连接可靠性，减少功率模块维修拆装的人工成本。该装置在保证功率模块与变流柜对接可靠性、电气性能的同时，还考虑到配装后的空间和统型模块的电气性能的统一。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，其中(a)为变流柜侧高压连接器1结构图，(b)为组合体结构，(c)为模块侧高压连接器2结构图；
图2为本发明的使用状态图。
其中：1为变流柜侧高压连接器；2为模块侧高压连接器；3为组装体；4为定位导向孔；5为水冷基板导向柱；6为模块侧与变流柜侧连接部位；7为螺旋导电簧片；8为第一支撑板；9为复合母排交流端子连接端；10为第二支撑板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1和图2：本发明的列车快速高压电气连接装置，包括相互组合安装的变流柜侧高压连接器1和模块侧高压连接器2；变流柜侧高压连接器1包括第一支撑板8，在第一支撑板8上设置有模块侧与变流柜侧连接部位6，在第一支撑板8上还设置有定位导向孔4；模块侧高压连接器2包括第二支撑板10，在第二支撑板10上设置有与第一支撑板8相对应的模块侧与变流柜侧连接部位6，第二支撑板10上还设置有与第一支撑板8上定位导向孔4相对应的水冷基板导向柱5。
如图中所示，本发明在第一支撑板8和第二支撑板10上的模块侧与变流柜侧连接部位6设置有六个，作为六个交流输出端子，其排列方式为对称排布。如图1，本发明的模块侧与变流柜侧连接部位6包括设置在第一支撑板8上的端子筒6.1以及设置在第二支撑板10上与端子筒6.1相互插接配合的端子6.2。端子6.2包括外筒以及设置在外筒内的螺旋导电簧片7；端子筒6.1贯穿第一支撑板8的背侧面，且在端子筒6.1内设置有与螺旋导电簧片7相配合的接触柱体6.3。模块侧与变流柜侧连接部位6还包括有复合母排交流端子连接端9；复合母排交流端子连接端9设置在第二支撑板10在与水冷基板连接的一侧面上。
另外，本发明的第一支撑板8与第二支撑板10的尺寸相适应。第一支撑板8和第二支撑板10相互平行贴合装配，并且两者的中心通过螺孔和螺栓连接。
综上所述，本发明是在每个逆变功率模块主电路中，集成了两路逆变电路，有6个交流输出接口、两路直流输入及两个低压电气接口。因变流器柜体采用全密封、镜像对称的设计，防水等级需要达到IP55，功率模块后端无法进行人工操作，为方便变流器结构布局和接口对接，将逆变功率模块6个交流输出接口放在模块后侧。
由于IGBT分布在水冷基板的两侧，故复合母排高压电气交流端子也在水冷基板两侧。逆变模块的6个交流输出端子与该高压电气连接装置的6个连接端子相匹配，为保证自动插接过程中，该装置与变流柜对接的可靠性，该装置还需留有定位导向孔4，用于放置水冷基板导向柱5，该孔的孔径需与水冷基板导向柱外径匹配。在功率模块与变流柜对接过程中，定位导向孔4先与变流柜侧的水电连接相关装置对准确定位置，接着推动功率模块，才能保证两者完全对接的可靠性。
由于逆变功率模块的工作环境温度高于60度，空气湿度小于100％，同时额定导电电流高达700A，由于变流柜空间有限，对高压电气连接装置的尺寸也有限制，为此高压电气连接装置在结构布局与功率模块内部复合母排连接时也做了巧妙设计，既能满足功率模块内部的电气间隙和爬电距离也能满足整体空间要求，同时，高压连接大电流导电，采用螺旋导电簧片7，既可以满足于导电柱的大电流传输要求，又可以满足插拔时的力矩要求。
综上，本发明作为功率模块高压电气交流接口完成与变流柜高压交流接口的自动电气连接，同时起到接口定位导向作用。为保证可靠对接的同时而不发生变形，它要求一个机械固定主板，6个交流端子接口，两个导向定位孔。如图1。1是变流柜侧高压连接器，2是模块侧高压连接器，变流柜侧高压连接器1和模块侧高压连接器2对接后为组合体3；水冷基板导向柱5穿过定位导向孔4产生定位作用；模块侧与变流柜侧连接部位6通过自动插拔完成连接；螺旋导电簧片7通过导电柱(即接触柱体6.3)的插入，与导电簧片7接触传导电流。考虑环境因素，电气间隙和爬电距离，高压电气连接装置与功率模块复合母排交流端子金属连接部位应高于绝缘环，同时绝缘圈外径应大于复合母排交流端子的宽度，高压电连接装置的绝缘具有耐高温，高绝缘特性。

Claims (3)

1.一种列车快速高压电气连接装置，其特征在于，包括相互组合安装的变流柜侧高压连接器(1)和模块侧高压连接器(2)；所述变流柜侧高压连接器(1)包括第一支撑板(8)，在第一支撑板(8)上设置有模块侧与变流柜侧连接部位(6)，在第一支撑板(8)上还设置有定位导向孔(4)；所述模块侧高压连接器(2)包括第二支撑板(10)，在第二支撑板(10)上设置有与第一支撑板(8)相对应的模块侧与变流柜侧连接部位(6)，所述第二支撑板(10)上还设置有与第一支撑板(8)上所述定位导向孔(4)相对应的水冷基板导向柱(5)；
在所述第一支撑板(8)和第二支撑板(10)上的模块侧与变流柜侧连接部位(6)设置有六个，作为六个交流输出端子；
所述模块侧与变流柜侧连接部位(6)包括设置在第一支撑板(8)上的端子筒(6.1)以及设置在第二支撑板(10)上与端子筒(6.1)相互插接配合的端子(6.2)；
所述端子(6.2)包括外筒以及设置在外筒内的螺旋导电簧片(7)；所述端子筒(6.1)贯穿第一支撑板(8)的背侧面，且在端子筒(6.1)内设置有与所述螺旋导电簧片(7)相配合的接触柱体(6.3)；
所述模块侧与变流柜侧连接部位(6)还包括有复合母排交流端子连接端(9)；所述复合母排交流端子连接端(9)设置在第二支撑板(10)在与水冷基板连接的一侧面上。
2.根据权利要求1所述的列车快速高压电气连接装置，其特征在于，所述第一支撑板(8)与第二支撑板(10)的尺寸相适应。
3.根据权利要求2所述的列车快速高压电气连接装置，其特征在于，所述第一支撑板(8)和第二支撑板(10)相互平行贴合装配，并且两者的中心通过螺孔和螺栓连接。
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