CN110112890B - 一种列车过分相变流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种列车过分相变流器,包括底座和多个单元柜,多个单元柜并列安装于所述底座上;所述单元柜包括柜体、电控件组件、功率模块组件、支撑电容、放电电阻组件、接触器组件、谐振电容和接线组件;所述柜体内设置有多根支撑梁,所述电控件组件、功率模块组件、支撑电容和接触器组件从上至下依次安装在柜体的支撑梁上,所述谐振电容与所述电控件组件并排安装且位于柜体后侧,所述放电电阻组件安装于所述接触器组件前方的柜体一侧,所述接线组件安装于所述接触器组件的后侧。本发明的列车过分相变流器具有结构简单紧凑、布局合理、扩展性能以及散热性能好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及过分相技术领域,特指一种列车过分相变流器。
背景技术
我国电气化铁道普遍采用单相工频交流制,为使电力系统三相负荷尽可能平衡,电气化铁道往往采用轮换相序、分相分区供电的方案。分相分区处的相邻供电区间用空气或绝缘子分割,形成绝缘电分相,简称电分相或分相。该供电方式存在列车断电过分相问题,尤其是在重载、爬坡路段过分相时,降低了列车的运行速度,减小了铁路运输能力。列车运行过程中将频繁通过分相区,在此过程中,若列车控制不当,会导致列车带载入分相区,易引发列车牵引变流器、牵引变压器、受电弓和线路接触网烧损等事故,严重危害线路安全、影响列车的正常运行。电气化铁路牵引供电系统对于外部电力系统而言具有三相分布不对称性、冲击性、非线性等特点,在现行电网条件下,列车制动时,成倍增长的制动能量直接回馈给电网,将导致电网的电能质量下降更严重,成为影响电力系统和电铁负荷安全稳定运行的重要因素,对其治理难度和治理成本也随之大幅提高。
综上所述,研制一种既能解决列车自动通过分相存在的一系列问题;同时又能实现牵引变电站合理利用制动能量回馈铁路牵引网进行电能质量综合治理的装置用变流器,并满足集装箱狭小空间,对散热和维护的要求,其具有很强的工程应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种结构简单紧凑、器件布局合理的列车过分相变流器。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种列车过分相变流器,包括底座和多个单元柜,多个单元柜并列安装于所述底座上;所述单元柜包括柜体、电控件组件、功率模块组件、支撑电容、放电电阻组件、接触器组件、谐振电容和接线组件;所述柜体内设置有多根支撑梁,所述电控件组件、功率模块组件、支撑电容和接触器组件从上至下依次安装在柜体的支撑梁上,所述谐振电容与所述电控件组件并排安装且位于柜体后侧,所述放电电阻组件安装于所述接触器组件前方的柜体一侧,所述接线组件安装于所述接触器组件的后侧。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述谐振电容的后侧安装有第一低感母排,用于并联各谐振电容;所述支撑电容的后侧安装有第二低感母排,用于并联支撑电容并连接功率模块组件;所述第一低感母排与第二低感母排之间设置有连接母排。
所述第一低感母排上设置有第一接口,用于通过电缆连接接线组件以与外部电抗器相连组成二次谐振滤波电路;所述第二低感母排上设置有第二接口,用于通过电缆连接接线组件以形成直流能源输出接口。
所述第一低感母排、第二低感母排与柜体的柜板之间形成竖直方向的风道,所述柜体的前柜板上设置有风冷组件,用于将柜体外的风吸入至风道内对风道内的部件进行散热。
所述风冷组件包括安装盒、第一斜导风板、第二斜导风板和风机,所述风机安装于安装盒内,所述风机将风从前柜板吸入后,吹过斜向上设置的第一斜导风板,使风朝斜向上吹,再通过中心对称的斜向左与斜向右的第二斜导风板,使风向左右扩散吹入风道。
所述功率模块组件包括两个功率模块,两个功率模块面对面安装。
所述柜体的上部通过隔板设置有一独立的电气腔,所述电控件组件安装于电气腔内。
所述电气腔的顶部设置有一散热风机,用于对电气腔内的电控件组件进行散热。
所述功率模块组件、支撑电容和谐振电容均滑动安装于所述支撑梁上。
还包括水冷组件,所述水冷组件包括设置在各柜体内且相互连通的主入水管和相互连通的主出水管,所述主入水管安装于所述功率模块组件的下方且与各功率模块组件内的水冷模块的入水口相连,水冷模块的另一端则与布置在功率模块组件上方的主出水管相连通。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的列车过分相变流器,由多个单元柜拼装而成,便于组装扩展;各部件通过分层布置在柜体内,结构紧凑,提升了功率密度。功率模块组件对称布局,能够相互实现整流与逆变功能,最终实现列车不断电柔性过分相以及电能质量综合治理两大功能;功率模块组件与支撑电容以及谐振电容上下布局,低感母排连接;实现低的杂散电感,提升电气性能;导风板以及柜体内器件合理布局形成柜内风道,提升柜内辅助散热性能;水冷组件中各水冷支路对称布局,提升了散热性能。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明中单元柜的主视结构示意图。
图3为本发明中单元柜的后视结构示意图。
图4为本发明中单元柜的左视结构示意图。
图5为本发明中单元柜的俯视结构示意图。
图6为本发明中功率模块的立体结构示意图。
图7为本发明中风冷组件的结构示意图。
图8为本发明中水冷组件的结构示意图。
图9为另一实施例中变流器的主视结构示意图。
图10为另一实施例中变流器的后视结构示意图。
图中标号表示:1、单元柜;101、柜体;102、隔板;103、支撑梁;2、水冷组件;201、主入水管;202、主出水管;203、快速接头;204、软管;3、线槽;4、底座;5、电控件组件;501、电气板组件;502、DCU控制单元;503、散热风机;6、功率模块组件;601、第一功率模块;602、第二功率模块;603、导轨;604、快插;605、安装架;7、支撑电容;8、放电电阻组件;9、接触器组件;901、第一接触器;902、第二接触器;10、第一低感母排;11、连接母排;111、第一接口;112、第二接口;113、第一搭接片;114、第二搭接片;115、第一母排;116、第二母排;12、第二低感母排;13、接线组件;14、谐振电容;15、风冷组件;151、安装盒;152、第一斜导风板;153、第二斜导风板;154、风机。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图8所示,本实施例的列车过分相变流器,包括底座4和多个单元柜1,多个单元柜1并列安装于底座4上,各个单元柜1的结构相同;单元柜1包括柜体101、电控件组件5、功率模块组件6、支撑电容7、放电电阻组件8、接触器组件9、谐振电容14和接线组件13;柜体101内设置有多根支撑梁103,电控件组件5、功率模块组件6、支撑电容7和接触器组件9从上至下依次安装在柜体101的支撑梁103上,谐振电容14与电控件组件5并排安装且位于柜体101后侧,放电电阻组件8安装于接触器组件9前方的柜体101一侧,接线组件13安装于接触器组件9的后侧。本发明的列车过分相变流器,由多个单元柜1拼装而成,便于组装扩展;各部件通过分层布置在柜体101内,结构紧凑,提升了功率密度。
具体地,变流器包括六个并排布置的单元柜1,各单元柜1均安装于一底座4上,其中底座4通过型材槽钢焊接而成,各单元柜1的底部设有安装孔,安装孔内设置有螺栓,通过螺栓将单元柜1与底座4进行固定;变流器顶部通过螺栓安装有线槽3,方便各单元柜1相互之间的控制电缆布线。各变流器的单元柜1由柜体101、电控件组件5、功率模块组件6、支撑电容7、放电电阻组件8、接触器组件9、第一低感母排10、连接母排11、第二低感母排12、接线组件13、谐振电容14和风冷组件15等组成。
如图2所示,电控件组件5安装于变流器单元柜1的柜体101前方上部,通过螺栓固定在柜体101的梁上,方便正面调试操作。两个功率模块组件6面对面安装在电控件组件5的下方,通过螺栓固定在柜体101的支撑梁103上,其中功率模块组件6带有导轨603,可抽拉出柜体101,方便进行安装维护。如图4所示,三个支撑电容7安装于功率模块组件6的下方,落在支撑梁103上,并通过螺栓进行紧固,支撑电容7可在支撑梁103上抽拉,方便安装维护。放电电阻组件8安装在柜体101底部前左侧板上,通过螺栓固定。接触器组件9(包括两个接触器)安装在柜体101的底部正面,通过螺栓固定在支撑梁103上,方便维护。
如图3和图4所示,三个谐振电容14安装于电控件组件5的后方,落在支撑梁103上,通过螺栓进行紧固,谐振电容14可在支撑梁103上抽拉,方便安装维护。如图3所示,第一低感母排10安装在谐振电容14的后部端子上,用于并联各谐振电容14。第二低感母排12安装在支撑电容7的端子上,用于并联支撑电容7,并连接功率模块组件6。连接母排11,用于连接第一低感母排10与第二低感母排12。接线组件13安装于柜体101的背面底部,通过螺栓螺母等连接件固定在柜体101的底板上。
本实施例中,各组件之间的电气连接通过母排或者线缆进行连接,柜体101外部的单相交流进线接入至接线组件13,通过母排连接至第一接触器901,通过电缆沿着柜体101侧壁往上连接至第一功率模块601,第一功率模块601进行整流把交流电整流成直流电,通过第二低感母排12连接第二功率模块602进行逆变,把直流电流逆变成电压电流可控的交流电,再通过电缆沿着柜体101侧壁往下连接至第二接触器902,再由母排连接至接线组件13。柜体101的底板对应于接线组件13的位置处设有对外进出线接线孔,用于输入输出连接。第一功率模块601与第二功率模块602可相互实现整流与逆变功能,即当第一功率模块601进行整流时,第二功率模块602进行逆变;当第二功率模块602进行整流时,第一功率模块601进行逆变。其中支撑电容7通过第二低感母排12连接在直流环节中做直流支撑用。其中谐振电容14通过第一低感母排10连接在中间直流中。第一低感母排10设计有第一接口111,通过电缆连接至接线组件13,接线组件13连接外部电抗器,外部电抗器与谐振电容14共同组成电路二次谐振滤波。第二低感母排12设计有第二接口112,通过电缆连接至接线组件13,作为直流能源输出接口,当设备外部有直流储能单元时,可以方便的进行接入。
如图2所示,电控件组件5具体由电气板组件501、DCU控制单元502和DCU散热风机503组成。如图5所示,柜体101的前顶部通过隔板102隔开成一个单独的电气腔。电气板组件501安装在此电气腔的左侧,通过螺栓螺母等连接件与柜体101的竖梁固定。DCU控制单元502安装在此电气腔的右侧,通过螺栓螺母等连接件与柜体101的竖梁固定。DCU散热风机503则安装在DCU控制单元502的上方,给DCU散热风机503进行散热。电气腔的顶部开有通风孔,DCU散热风机503的风由此通风孔排出。由于电控件组件5单独安装在一个腔体里,能够避免电磁对电控元件的干扰,并且用单独的散热风机给DCU控制单元502散热,确保其可靠运行。在其它实施例中,也可以两个或其它多个单元柜1共直流,即可取消一个单元柜1的电控件组件5,两个单元柜1的直流连接通过母排实现,如图9和图10所示,第一低感母排10设计第一搭接片113,第二低感母排12设计有第二搭接片114。通过第一母排115、以及第二母排116,完成两个功率柜直流的连接,可以节约成本。
如图6所示,功率模块组件6由两个功率模块、安装架605、导轨603、快插604组成。其中各功率模块通过导轨603安装在安装架605上。安装架605通过螺栓螺母等连接件与柜体101的支撑梁103固定。通过快插604实现各功率模块与第二低感母排12的快速连接。其中功率模块组件6直接安装在柜体101的安装梁上,使变流器有很好的抗振动性能。功率模块组件6采用对称布局,用母排进行并联,杂相电感小,有优越的电气性能。各功率模块通过导轨603进行安装,与直流环节通过快插604进行连接,能很好的进行安装和维护。
如图7所示。风冷组件15由风机安装盒151、第一斜导风板152、第二斜导风板153和风机154组成。风机154安装在风机安装盒151内,通过风机154将风从柜门吸入后,吹过斜向上设置的第一斜导风板152,使风朝斜向上吹,再通过以中心对称的斜向左与斜向右的第二斜导风板153,使风向左右扩散吹入柜体101内,风经过支撑电容7、功率模块组件6、谐振电容14后从柜体101顶部吹出,进行散热。如图4所示,其中第一低感母排10、第二低感母排12以及柜体101的柜板之间形成竖直的柜内风道。采用强迫风冷进行辅助散热,通过优化柜体101内布局,创新性设计借助低感母排等器件,形成内循环系统,提高换热效率,大大的缩小变流器体积,增大了变流器的功率密度。
本实施例中,水冷组件2由主入水管201、主出水管202、快速接头203、软管204组成。如图8所示,主入水管201和主出水管202安装在变流器功率模块组件6的下方和上方,各水冷支路对称布局。冷却液进入主入水管201后,分为12个水冷支路,通过软管204经过快速接头203分别流入并联在水冷系统中的功率模块组件6,再通过快速接头203经过软管204流入主出水管202。主入水管201的入口低于主出水管202的出口,且每个水冷支路,接入主入水管201的位置均低于接入主出水管202的位置。主入水管201与主出水管202安装在功率模块组件6的上下方,各水冷支路对称布局使得各支路流量均衡,利于器件散热。所有水冷支路的入口位置均低于出口位置,符合气体流动方向,能够更好的进行排气,实现水冷循环。
本发明将整个变流器的单元柜1实现模块化构成,便于生产组装。变流器单元柜1的柜体101由框架梁搭接而成,所有模块化单元直接安装在搭接梁上,能够适用运输的振动环境。单元柜1中通过上下分层布局的方式,各器件排列规则、紧凑,功率密度大。功率模块组件6、支撑电容7、谐振电容14等较重器件,均能在柜体101内进行抽拉,满足狭小范围内的维护要求。功率模块组件6与支撑电容7分离,有效的降低了各功率模块的重量,方便维护,且功率模块组件6布置在支撑电容7与谐振电容14中间,并通过低感母排进行连接,有效的降低了换流回路杂散电感值,满足电气性能。另外进出线集中在柜体101底部,电缆从集装箱地沟进入变流器避免大电缆在有限集装箱内经过,造成人员绊倒,保证人员的安全。另外还预留有直流储能单元接口,系统扩展性能好。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种列车过分相变流器,其特征在于,包括底座(4)和多个单元柜(1),多个单元柜(1)并列安装于所述底座(4)上;所述单元柜(1)包括柜体(101)、电控件组件(5)、功率模块组件(6)、支撑电容(7)、放电电阻组件(8)、接触器组件(9)、谐振电容(14)和接线组件(13);所述柜体(101)内设置有多根支撑梁(103),所述电控件组件(5)、功率模块组件(6)、支撑电容(7)和接触器组件(9)从上至下依次安装在柜体(101)的支撑梁(103)上,所述谐振电容(14)与所述电控件组件(5)并排安装且位于柜体(101)后侧,所述放电电阻组件(8)安装于所述接触器组件(9)前方的柜体(101)一侧,所述接线组件(13)安装于所述接触器组件(9)的后侧;
所述谐振电容(14)的后侧安装有第一低感母排(10),用于并联各谐振电容(14);所述支撑电容(7)的后侧安装有第二低感母排(12),用于并联支撑电容(7)并连接功率模块组件(6);所述第一低感母排(10)与第二低感母排(12)之间设置有连接母排(11)。
2.根据权利要求1所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述第一低感母排(10)上设置有第一接口(111),用于通过电缆连接接线组件(13)以与外部电抗器相连组成二次谐振滤波电路;所述第二低感母排(12)上设置有第二接口(112),用于通过电缆连接接线组件(13)以形成直流能源输出接口。
3.根据权利要求1所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述第一低感母排(10)、第二低感母排(12)与柜体(101)的柜板之间形成竖直方向的风道,所述柜体(101)的前柜板上设置有风冷组件(15),用于将柜体(101)外的风吸入至风道内对风道内的部件进行散热。
4.根据权利要求3所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述风冷组件(15)包括安装盒(151)、第一斜导风板(152)、第二斜导风板(153)和风机(154),所述风机(154)安装于安装盒(151)内,所述风机(154)将风从前柜板吸入后,吹过斜向上设置的第一斜导风板(152),使风朝斜向上吹,再通过中心对称的斜向左与斜向右的第二斜导风板(153),使风向左右扩散吹入风道。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述功率模块组件(6)包括两个功率模块,两个功率模块面对面安装。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述柜体(101)的上部通过隔板(102)设置有一独立的电气腔,所述电控件组件(5)安装于电气腔内。
7.根据权利要求6所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述电气腔的顶部设置有一散热风机(503),用于对电气腔内的电控件组件(5)进行散热。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的列车过分相变流器,其特征在于,所述功率模块组件(6)、支撑电容(7)和谐振电容(14)均滑动安装于所述支撑梁(103)上。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的列车过分相变流器,其特征在于,还包括水冷组件(2),所述水冷组件(2)包括设置在各柜体(101)内且相互连通的主入水管(201)和相互连通的主出水管(202),所述主入水管(201)安装于所述功率模块组件(6)的下方且与各功率模块组件(6)内的水冷模块的入水口相连,水冷模块的另一端则与布置在功率模块组件(6)上方的主出水管(202)相连通。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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