CN109687307A - 用于向电子加速器供电的大功率电源柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向电子加速器供电的大功率电源柜。所述电源柜包括柜体，柜体内置有电源输出接线端子排、电源输入接线端子排、电容装置、电抗器、冷却装置、整流逆变装置、主控电源通断装置、急停保护装置和变频控制装置，电源柜还包括：第一隔板和第二隔板；第一隔板和第二隔板将柜体分隔为第一子柜体、第二子柜体和第三子柜体。从而可以按实现功能模块化电源柜内的各装置，且上述模块化方式能够增强大功率电源柜元器件的电气适应性与替换性，降低大功率电源柜的使用成本和故障维修困难。

Description

用于向电子加速器供电的大功率电源柜

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域，特别是涉及一种用于向电子加速器供电的大功率电源柜。

背景技术

随着电力电子技术的发展，工业生产加工过程中用电设备对电源质量的要求越来越高。大功率电源柜采用电力电子技术对输入电源进行变换，能够改变电源原有的频率、电压、电流，根据用电设备的实际需要提供需要的电源，进而达到稳定高效的目的。此外，电源柜还具有过流、过压、过载等保护功能。因此，大功率电源柜的这些优势使其得到了非常广泛的应用。

然而，用电设备对电源柜的需求和对实施环境的要求存在很大的差异，这种差异造成现有大功率电源柜在生产运行中存在元器件替换性差、电气适应性差、使用成本高、故障维修困难等缺陷，不利于行业和市场的发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种大功率电源柜。

一种用于向电子加速器供电的大功率电源柜，所述电源柜包括柜体，所述柜体内置有电源输出接线端子排、电源输入接线端子排、电容装置、电抗器、冷却装置、整流逆变装置、主控电源通断装置、急停保护装置和变频控制装置，所述电源柜还包括：第一隔板和第二隔板；

所述第一隔板和所述第二隔板将所述柜体分隔为第一子柜体、第二子柜体和第三子柜体。

在其中一个实施例中，所述第一子柜体与所述第二子柜体相邻设置，所述第二子柜体与所述第三子柜体相邻设置，所述第一子柜体与所述第三子柜体间隔所述第二子柜体设置。

在其中一个实施例中，所述第一子柜体、所述第二子柜体和所述第三子柜体上设置有通孔，所述通孔用于设置连接线路和连接管路。

在其中一个实施例中，所述冷却装置包括水冷主控部件；

所述第一子柜体中设置有所述电源输出接线端子排、所述电源输入接线端子排、所述电容装置、所述电抗器和所述水冷主控部件；

所述电容装置分别与所述电抗器和所述电源输入接线端子排电连接；

所述电抗器和所述电容装置用于保证向所述电源输出接线端子排用于保证向所述电源输出接线端子排输出适用的电源。

在其中一个实施例中，所述冷却装置还包括水冷第一附件管路、水冷第二附件管路和风冷装置；

所述水冷第一附件管路间隔环绕设置于所述第一子柜体，用于对所述第一子柜体中的温度进行调节；

所述水冷第二附件管路通过所述通孔间隔环绕设置于所述第二子柜体中，用于对所述第二子柜体中的温度进行调节；

所述风冷装置设置于所述柜体，用于对所述柜体中的温度进行调节。

在其中一个实施例中，所述电源输入接线端子排中设置有电源输入接口，所述电源输入接口与外部供电装置连接；

所述电源输入接线端子排用于向所述电源柜进行供电。

在其中一个实施例中，所述电源输出接线端子排中设置有电源输出接口，所述电源输出接口与所述电子加速器连接；

所述电源输出接线端子排用于向所述电子加速器进行供电。

在其中一个实施例中，所述第二子柜体中设置有所述整流逆变装置、所述主控电源通断装置和所述急停保护装置；

所述整流逆变装置、所述主控电源通断装置和所述急停保护装置之间相互电连接。

在其中一个实施例中，所述第一子柜体中设置有所述电源输入接线端子排装置，所述第三子柜体中设置有所述变频控制装置；

所述主控电源通断装置分别与所述电源输入接线端子排装置、所述整流逆变装置和所述变频控制装置电连接。

在其中一个实施例中，所述第三子柜体中设置有所述变频控制装置；

所述变频控制装置用于控制和检测所述第二子柜体中的整流逆变装置的输出电源频率；

所述第三子柜体中还设置有溅射离子泵控制仪，所述溅射离子泵控制仪用于辅助所述电子加速器运行。

上述大功率电源柜，包括：柜体，柜体内置有电源输出接线端子排、电源输入接线端子排、电容装置、电抗器、冷却装置、整流逆变装置、主控电源通断装置、急停保护装置、变频控制装置、第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板将柜体分隔为第一子柜体、第二子柜体和第三子柜体。其中，通过第一隔板和第二隔板将柜体分隔为第一子柜体、第二子柜体和第三子柜体，可以按实现功能模块化电源柜内的各装置，且上述模块化方式能够增强大功率电源柜元器件的电气适应性与替换性，降低大功率电源柜的使用成本和故障维修困难。

附图说明

图1为一个实施例中大功率电源柜应用环境图；

图2为一个实施例中大功率电源柜整体结构总装后视图；

图3为一个实施例中大功率电源柜整体结构总装主视图。

附图标号说明：

大功率电源柜1

外部供电装置2

电子加速器3

柜体10

第一子柜体12

第二子柜体14

第三子柜体16

第一隔板22

第二隔板24

电源输出接线端子排102

电源输入接线端子排104

电容装置106

电抗器108

冷却装置110

水冷主控部件111

水冷第一附件管路112

水冷第二附件管路113

风冷装置114

整流逆变装置202

主控电源通断装置204

急停保护装置206

变频控制装置302

电源供给组件3022

变频器单元3024

变频器检测单元3026

变频稳定器3028

溅射离子泵控制仪304

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解本申请中所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件及位置关系，但这些元件及位置关系不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件或位置关系与另一个元件或位置关系区分开来。

本申请提供的大功率电源柜，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，大功率电源柜1分别与外部供电装置2、电子加速器3电连接。大功率电源柜1用于对外部供电装置2提供的电源频率、电压和电流进行转换，以使转换后的电源频率、电压和电流适用于电子加速器3。外部供电装置2的电源供给方式可以但不限于是各种发电机供电、主电网供电、辅助电网供电和机组供电等，电子加速器3接收大功率电源柜1输出的电源。其中，大功率电源柜1能够将电源柜内的元器件按实现功能分成不同的模块并安装于电源柜中，这种模块化方式能够增强大功率电源柜元器件的电气适应性与替换性，降低大功率电源柜的使用成本和故障维修困难。

在一个实施例中，提供了一种用于向电子加速器供电的大功率电源柜，请参阅图2所示的大功率电源柜的整体结构总装主视图，和图3所示的大功率电源柜的整体结构总装后视图，具体的，电源柜包括柜体10，柜体10内置有电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104、电容装置106、电抗器108、冷却装置110、整流逆变装置202、主控电源通断装置204、急停保护装置206、变频控制装置302第一隔板22和第二隔板24；

第一隔板22和第二隔板24将柜体10分隔为第一子柜体12、第二子柜体14和第三子柜体16。

其中，第一隔板22和第二隔板24用于根据电源柜的功能需求为电源柜中设置的若干装置提供相对独立的安装空间，并将柜体分为若干部分。可选的，如本实施例所述，可分为上、中、下三层。这种子柜体划分形式使得电源柜中的各装置能够模块化设置。可选的，第一隔板22和第二隔板24垂直于柜体10的侧壁并且相对平行设置于柜体10内，将柜体10间隔地分为第一子柜体12、第二子柜体14和第三子柜体16。其中，柜体10、第一隔板22和第二隔板24的材质可以为具有一定硬度的材料，以使第一隔板22和第二隔板24能够将柜体分隔为三个子柜体的同时承载设置于柜体中的各功能装置。柜体10、第一隔板22和第二隔板24可以为钣金喷塑的表面，较厚的漆膜能够提高其耐磨、耐腐蚀的特性，能够更好承载设置于柜体中的各功能装置。

上述实施例中，大功率电源柜包括：柜体10，柜体10内置有电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104、电容装置106、电抗器108、冷却装置110、整流逆变装置202、主控电源通断装置204、急停保护装置206、变频控制装置302第一隔板22和第二隔板24，第一隔板22和第二隔板24将柜体10分隔为第一子柜体12、第二子柜体14和第三子柜体16。其中，通过第一隔板22和第二隔板24将柜体10分隔为三个子柜体的方式，能够将电源柜内的元器件按实现功能分成不同的模块并安装于电源柜子柜体中，可以按实现功能模块化电源柜内的各装置，且上述模块化方式能够增强大功率电源柜元器件的电气适应性与替换性，降低大功率电源柜的使用成本和故障维修困难。

在其中一个实施例中，如图3所示，第一子柜体12与第二子柜体14相邻设置，第二子柜体14与第三子柜体16相邻设置，第一子柜体12与第三子柜体16间隔第二子柜体14设置。

其中，第一隔板22和第二隔板24将柜体10分为上、中、下三层，其中，由下至上分别为第一子柜体12、第二子柜体14和第三子柜体16。这种三层子柜体的设置方式可以使各个柜体能够承载设置不同功能装置，为模块化各功能装置提供基础。

可选的，第一子柜体12、第二子柜体14和第三子柜体16中还设置有通孔，该通孔可以用于设置各功能装置之间的连接线路和连接管路，用于将分别设置于各子柜体中的功能装置连接为一个能够实现电源频率、电压、电流转换的整体。其中，各子柜体中通孔的数量和位置不做具体限定，可以根据不同走线设置不同的通孔数量和位置。

上述实施例中，通过三层子柜体的设置方式可以使各个子柜体能够承载设置不同功能装置，为模块化各功能装置提供基础。并且各子柜体中设置通孔用于线路连接和管路连接，将设置于个子柜体中的各功能装置连接为一个能够实现电源频率、电压、电流转换的整体。

在其中一个实施例中，如图2所示，冷却装置110包括水冷主控部件111；

第一子柜体12中设置有电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104、电容装置106、电抗器108和水冷主控部件111；

电容装置106分别与电抗器108和电源输出接线端子排102电连接；

电抗器108和电容装置106用于保证向电源输出接线端子排102输出适用的电源。

其中，如图2所示，电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104和电容装置106设置于第一子柜体12的左侧，电抗器108相对于上述电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104和电容装置106设置于第一子柜体12的右侧。

可选的，电源输入接线端子排104中设置有电源输入接口，电源输入接口与外部供电装置2连接，电源输入接线端子排104用于向电源柜进行供电。电源输出接线端子排102中设置有电源输出接口，电源输出接口与电子加速器3连接，电源输出接线端子排102用于向电子加速器3进行供电。

其中，电抗器108和电容装置106用于将经过变频变换的电源进行整合，并与电源输出接线端子排102电连接，保证向电源输出接线端子排102输出适用的正弦波电源。

冷却装置110以水冷方式进行温度调节，利用水的比热性能大、易获取的特点，对发热单元进行温度控制，保证电源柜内整体运行温度的稳定，利用恒温供水保证元件的正常工作温度，增强了温度的精准控制，充分改善电源柜内的环境。特别的，冷却装置110以水冷方式进行温度调节，冷却装置110引入电源柜中的冷却水可以是纯净水也可以是自来水，在此不做具体限定。水冷主控部件111主要用于对电源柜内的装置和元器件的温度进行调节，以使各装置和元器件在最佳温度范围内工作。

上述实施例中，第一子柜体12设置于柜体10的底端。第一子柜体12内的电源输出接线端子排102、电源输入接线端子排104和冷却装置110的水冷主控部件111需要外接电子加速器3、外部供电装置2和供水装置，利于柜体的安装、整体布线和管路设置。再者，冷却装置110采用水冷方式，利用水的比热性能大、易获取的特点，对发热单元进行温度控制，保证运行温度的稳定，同时利用绝缘部件，保证发热单元及电源柜的用电安全。

在其中一个实施例中，如图2所示，冷却装置110还包括水冷第一附件管路112、水冷第二附件管路113和风冷装置114；

水冷第一附件管路112间隔环绕设置于第一子柜体12，用于对第一子柜体12中的温度进行调节；

水冷第二附件管路113通过通孔间隔环绕设置于第二子柜体14中，用于对第二子柜体14中的温度进行调节；

风冷装置114设置于柜体10，用于对柜体10中的温度进行调节。

其中，水冷第一附件管路112和水冷第二附件管路113通过第一子柜体12和第二子柜体14上设置的通孔环绕设置于第一子柜体12和第二子柜体14中，与水冷主控部件111形成整个冷却装置110，用于对第一子柜体12和第二子柜体14中的温度进行调节。

电源柜中电抗器108发出的热量较多，而电抗器108可以由多匝线圈卷绕中空铜管而成。本申请针对电抗器108的结构特点，在铜管内部通冷却纯净水，这样形成了电路沿铜管管壁缠绕传输，水路沿铜管内孔流动的独特结构，大大提高冷却效率。进一步，为对水路的管道与铜管道进行隔绝，采取在水、电接头处采用绝缘材料，这样在线圈上直接通水冷却时，可防止水路系统带电，实现线圈上既通水，又通电的结构。这种结构可实现水与电同路但又防止水路带电，良好的解决了散热的难题。

风冷装置114设置于柜体10，设置数量和设置位置不做具体限定，以不影响电源柜的正常运行为准，可设置一个或若干个于柜体10上，用于对电源柜中的温度进行调节。

上述实施例中，冷却装置110通过水冷第一附件管路112和水冷第二附件管路113对第一子柜体12和第二子柜体14内各装置和元器件进行降温，保证第一子柜体12和第二子柜体14内各装置和元器件在适合的温度条件下运行。通过风冷装置114，进一步对柜体10进行温度调节。本申请采用水冷和风冷组合，并针对电源柜内具体装置的结构特点，设计与相应结构适用的冷却结构，大大提高了电源柜的冷却效率。

在其中一个实施例中，如图2所示，第二子柜体14中设置有整流逆变装置202、主控电源通断装置204和急停保护装置206；

整流逆变装置202、主控电源通断装置204和急停保护装置206之间相互电连接。

其中，整流逆变装置202位于第二子柜体14水平方向的中间位置，主控电源通断装置204位于整流装置202的第一侧位，急停保护装置206位于整流逆变装置202的第二侧位。

具体地，整流逆变装置202中设有中间导电板、断路器、接线板和绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)控制单元等。整流逆变装置202用于将经电源输入接线端子排104输入的电源频率、电压和电流进行转换，转换后的电源频率需经变频控制装置302的控制和检测。进一步，整流逆变装置202将进行频率控制和检测后的电源输送至电抗器108，转换后的电源经电抗器108至电容装置106。经电抗器108和电容装置106后向电源输出接线端子排102输出适用的正弦波电源。其中，整流逆变装置202中的IGBT控制单元为电力电子技术变换的核心部件，由IGBT控制单元与其配套的高压电阻、高压电容、高压电抗器组成，可以将电压为380V频率为50Hz的交流电源变换成最高电圧1000V、最大电流1000A、频率为430Hz的输出电源，以供大功率电子加速器设备使用。

主控电源通断装置204中设有电源指示灯、断路器和接触器等，可以使主控电源通断装置204用于指示电源柜外接电源的通断情况，实现在规定的时间内关合、断开与其连接的电流回路，也可以控制与其连接负载回路的通断。

急停保护装置206中设有急停按钮，具体地，由于大功率电源柜为高压高频输出，增加急停保护装置206远程控制供电电源的通断能够有效保证用电安全。急停保护装置206具体实施方式为在电源柜内总开关装配欠压线圈，当欠压线圈得电时，总开关正常合闸，在欠压线圈装置中增加配套急停按钮，可以保证紧急情况下远端切断电源柜的电源供给，保护电源柜的用电安全。

上述实施例中，整流逆变装置202主要用于将接入的电源频率、电压、电流进行转换，主控电源通断装置204用于对接入电源、负载进行控制，并伴有电源指示灯指示，用户可以根据电源指示灯实时监控大功率电源柜中输入电源的通断，保证电源柜的电源供给正常。急停保护装置206中的急停按钮可远程切断供电电源的通断，保证在出现不可预期情况下，远程控制电源柜的工作运行状态。可选的，电源输入接线端子排104、整流逆变装置202、变频控制装置302和电抗器108等装置通过各子柜体上设置的通孔电连接，可以实现电源柜对输入电源进行转换后向外部供电的功能。具体地，上述实施例能够完成电源柜对输入电源进行变化的基本功能，并在这一基础上配合主控电源通断装置204和急停保护装置206进一步保证用电设备的安全运行和操作人员的人身安全。

在其中一个实施例中，如图3所示，第三子柜体16中设置有变频控制装置302；

变频控制装置302用于控制和检测第二子柜体14中的整流逆变装置202的输出电源频率；

第三子柜体16中还设置有溅射离子泵控制仪304，用于辅助电子加速器3运行。

其中，变频控制装置302与整流逆变装置202相对应设置于第三子柜体16水平方向的中间位置，两个溅射离子泵控制仪304分别设置于变频控制装置302的两侧。

变频控制装置302还包括电源供给组件3022、变频器单元3024、变频器检测单元3026和变频稳定器3028。电源供给组件3022、变频器单元3024、变频器检测单元3026和变频稳定器3028电连接。其中，变频器单元3024用于对第二子柜体14中整流装置202输出的电源进一步进行频率调整，变频器检测单元3026对变频器单元3024输出的电源频率进行检测，变频稳定器3028进一步稳定输出电源的频率，变频器单元3024、变频器检测单元3026和变频稳定器3028相互配合以使输出电源的频率符合电源柜的输出要求，可选的，输出频率可以为430Hz。

溅射离子泵控制仪304用于辅助用电设备电子加速器3的工作，将电子加速器3的加速腔抽成真空，使电子加速器3能够快速为电子束进行加速。

上述实施例中，变频控制装置302中的电源供给组件3022、变频器单元3024、变频器检测单元3026和变频稳定器3028相互配合，能够保证电源柜输出频率稳定，以满足电源柜的输出要求。溅射离子泵控制仪304用于在电源输出端子排102向电子加速器3提供电源的同时将电子加速器3中的加速腔抽成真空，满足用电设备电子加速器3的辅助功能需求。本发明中的大功率电源柜将电源柜柜体分为上、中、下三层子柜体结构，并进一步对设置于每一子柜体中的元器件进行模块化处理，使本发明中的大功率电源柜能够根据具体应用环境，适应性更换或者重组部分装置。视具体情况，根据大功率电源柜内部空间大小和不同使用目的，可以适应性安装更多的电子加速器设备。根据具体线路安装图，也可以将强电电子设备和弱电电子设备分别安装、布线，避免强弱电之间形成干扰，增强大功率电源柜的电磁兼容性，保证了大功率电源柜更加效率的工作。

本发明的模块化处理方式使电源柜中的各功能模块隔离开，各功能模块之间的边界清晰。当某一功能模块发生故障或者需要更新时只更换相应的模块并做适应性调整即可，无需对其他功能模块进行调整。相应地，在大功率电源柜维护过程中可以有针对性的进行检测和排故，减小因部分模块故障造成整体电源柜的无法正常运行的可能性，降低故障维修困难和成本。综上所述，本发明能够增强大功率电源柜元器件的电气适应性与替换性，降低大功率电源柜的使用成本和故障维修困难。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于向电子加速器供电的大功率电源柜，所述电源柜包括柜体(10)，所述柜体(10)内置有电源输出接线端子排(102)、电源输入接线端子排(104)、电容装置(106)、电抗器(108)、冷却装置(110)、整流逆变装置(202)、主控电源通断装置(204)、急停保护装置(206)和变频控制装置(302)，其特征在于，所述电源柜还包括：第一隔板(22)和第二隔板(24)；

所述第一隔板(22)和所述第二隔板(24)将所述柜体(10)分隔为第一子柜体(12)、第二子柜体(14)和第三子柜体(16)。

2.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于，所述第一子柜体(12)与所述第二子柜体(14)相邻设置，所述第二子柜体(14)与所述第三子柜体(16)相邻设置，所述第一子柜体(12)与所述第三子柜体(16)间隔所述第二子柜体(14)设置。

3.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于，所述第一子柜体(12)、所述第二子柜体(14)和所述第三子柜体(16)上设置有通孔，所述通孔用于设置连接线路和连接管路。

4.根据权利要求3所述的电源柜，其特征在于，所述冷却装置(110)包括水冷主控部件(111)；

所述第一子柜体(12)中设置有所述电源输出接线端子排(102)、所述电源输入接线端子排(104)、所述电容装置(106)、所述电抗器(108)和所述水冷主控部件(111)；

所述电容装置(106)分别与所述电抗器(108)和所述电源输出接线端子排(102)电连接；

所述电抗器(108)和所述电容装置(106)用于保证向所述电源输出接线端子排(102)输出适用的电源。

5.根据权利要求4所述的电源柜，其特征在于，所述冷却装置(110)还包括水冷第一附件管路(112)、水冷第二附件管路(113)和风冷装置(114)；

所述水冷第一附件管路(112)间隔环绕设置于所述第一子柜体(12)，用于对所述第一子柜体(12)中的温度进行调节；

所述水冷第二附件管路(113)通过所述通孔间隔环绕设置于所述第二子柜体(14)中，用于对所述第二子柜体(14)中的温度进行调节；

所述风冷装置(114)设置于所述柜体(10)，用于对所述柜体(10)中的温度进行调节。

6.根据权利要求4所述的电源柜，其特征在于，所述电源输入接线端子排(104)中设置有电源输入接口，所述电源输入接口与外部供电装置(2)连接；

所述电源输入接线端子排(104)用于向所述电源柜进行供电。

7.根据权利要求4所述的电源柜，其特征在于，所述电源输出接线端子排(102)中设置有电源输出接口，所述电源输出接口与所述电子加速器(3)连接；

所述电源输出接线端子排(102)用于向所述电子加速器(3)进行供电。

8.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于，所述第二子柜体(14)中设置有所述整流逆变装置(202)、所述主控电源通断装置(204)和所述急停保护装置(206)；

所述整流逆变装置(202)、所述主控电源通断装置(204)和所述急停保护装置(206)之间相互电连接。

9.根据权利要求8所述的电源柜，其特征在于，所述第一子柜体(12)中设置有所述电源输入接线端子排装置(104)，所述第三子柜体(16)中设置有所述变频控制装置(302)；

所述主控电源通断装置(204)分别与所述电源输入接线端子排装置(104)、所述整流逆变装置(202)和所述变频控制装置(302)电连接。

10.根据权利要求8所述的电源柜，其特征在于，所述第三子柜体(16)中设置有所述变频控制装置(302)；

所述变频控制装置(302)用于控制和检测所述第二子柜体(14)中的整流逆变装置(202)的输出电源频率；

所述第三子柜体(16)中还设置有溅射离子泵控制仪(304)，所述溅射离子泵控制仪(304)用于辅助所述电子加速器(3)运行。