CN113098297A - 一种轨道交通列车及其三电平能馈系统的变流器柜 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三电平能馈系统的变流器柜，包括：前门控制区中设置辅助电路控制的各个组件；后门控制区中设置主电路控制的各个组件，预充电组件及其控制组件；前门逆变区中设置风机组件，输出接线端，逆变模块、晶闸管组件及其触发组件，且风机组件设置在前门逆变区的上部，逆变模块由6个单相逆变器构成；后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端。应用本申请的方案，方便进行调试以及组装，提高了可维护性。同时功率密度大，有利于设计地更为紧凑，具有尺寸的优势。此外，不会出现由于顶部是出风口而导致的容易进水的情况，并且散热效果较好。本申请还提供了一种轨道交通列车，具有相应技术效果。

Description

一种轨道交通列车及其三电平能馈系统的变流器柜

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种轨道交通列车及其三电平能馈系统的变流器柜。

背景技术

轨道交通列车通过能馈系统，可以将再生制动能量反馈至电网。图1为常用的三电平能馈变流器柜的主电路示意图，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块由2个三相逆变器构成，由于三相逆变器的体积较大，使得三电平能馈系统的变流器柜中的各个部件的布局十分不便，因此导致三电平能馈系统的变流器柜的体积较大，且紧凑性非常低。并且，目前的三电平能馈系统的变流器柜的内部布置较为混乱，不利于组装和维护。此外，目前的变流器柜是从前、后门板的底部进风，利用分风道把电抗器和模块散热器的热量从顶部的风机中抽出去，散热效果有限，并且由于顶部是出风口，当房间顶部有凝露滴水时，会导致柜内进水或潮湿，严重情况下会影响相关设备后续的运行和维护。而水冷的方式成本较高，维护也不便。

综上所述，如何提高三电平能馈系统的变流器柜的功率密度，且便于组装和维护，提高散热性能避免进水，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道交通列车及其三电平能馈系统的变流器柜，以提高三电平能馈系统的变流器柜的功率密度，且便于组装和维护，提高散热性能避免进水。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种三电平能馈系统的变流器柜，包括：控制区和逆变区；

所述控制区包括：位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区；所述逆变区包括：位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区；

所述前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件；所述后门控制区中设置了用于进行所述三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，模块吸收电容的预充电组件，以及所述预充电组件的控制组件；

所述前门逆变区中设置了风机组件，输出接线端，所述三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及所述晶闸管组件的触发组件，并且所述风机组件设置在所述前门逆变区的上部，且所述逆变模块由6个单相逆变器构成；

所述后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端，并且，所述变流器柜正面的底部设置了进风口，所述变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，所述散热风道设置在所述后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出。

优选的，所述前门控制区中设置的用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件，包括：

继电器组件、空气开关组件、DCU中央集成控制组件、PLC组件、开关电源组件。

优选的，所述前门控制区中还设置了内部端子排组件和对外连接端子排组件。

优选的，所述后门控制区中设置的用于进行所述三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，包括：

传感器组件和隔离开关组件。

优选的，所述隔离开关组件为正极隔离开关组件或者为负极隔离开关组件或者为正负双极隔离开关组件。

优选的，所述三电平能馈系统的主电路中的逆变模块设置在所述前门逆变区的中部，所述输出接线端，所述三电平能馈系统的主电路中的晶闸管组件以及所述晶闸管组件的触发组件设置在所述前门逆变区的底部。

优选的，所述吸收电容池和所述低感母排组件设置在所述后门逆变区的中部，所述直流正极接线端设置在所述后门逆变区的底部。

优选的，三电平能馈系统的变流器柜的底部设置了槽钢底架，三电平能馈系统的变流器柜的顶部设置了角钢顶梁。

优选的，所述前门控制区的门板上还设置了显示装置。

一种轨道交通列车，包括上述任一项所述的三电平能馈系统的变流器柜。

本申请的方案中，对三电平能馈系统的变流器柜进行了合理的分区布局，通过模块化的设计，使得组装和可维护性大幅提高。具体的，将变流器柜三电平能馈系统的变流器分为控制区和逆变区；控制区包括：位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区；逆变区包括：位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区。前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件；后门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，模块吸收电容的预充电组件，以及预充电组件的控制组件。前门逆变区中设置了风机组件，输出接线端，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件；后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端。可以看出，主、辅电路器件分开布局，控制区与逆变区分开，方便进行相应设备的调试，操作以及更换，即便于组装，提高了可维护性。同时，本申请的逆变模块由6个单相逆变器构成，因此不会出现由于采用2个三相逆变器而导致的不便于布局，变流器柜尺寸过大的情况，提高了本申请方案的功率密度，即有利于使得变流器柜设计地更为紧凑，具有尺寸的优势。此外，本申请的变流器柜正面的底部设置了进风口，变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，散热风道设置在后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出，不会出现由于顶部是出风口而导致的容易进水的情况，并且散热效果也较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常用的三电平能馈变流器柜的主电路示意图；

图2为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的正面结构示意图；

图3为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的背面结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式中的气流在三电平能馈系统的变流器柜内部的流通方向示意图；

图5a为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的主视图；

图5b为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的后视图；

图5c为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的左视图；

图5d为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的俯视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种三电平能馈系统的变流器柜，方便进行调试以及组装，提高了可维护性。同时功率密度大，有利于设计地更为紧凑，具有尺寸的优势。此外，不会出现由于顶部是出风口而导致的容易进水的情况，并且散热效果较好。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的三电平能馈系统的变流器柜可以包括：控制区和逆变区；

控制区包括：位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区；逆变区包括：位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区；

前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件；后门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，模块吸收电容的预充电组件，以及预充电组件的控制组件；

前门逆变区中设置了风机组件，输出接线端，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件，并且风机组件设置在前门逆变区的上部，且逆变模块由6个单相逆变器构成；

后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端，并且，变流器柜正面的底部设置了进风口，变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，散热风道设置在后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出。

请参考图2和图3，图2为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的正面结构示意图，图3为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的背面结构示意图。

具体的，本申请将电平能馈系统的变流器柜分为控制区和逆变区，使得控制相关器件和逆变相关器件分开布局，控制区又分为位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区，逆变区分为位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区，使得主、辅电路相关器件分开布局，因此非常方便现场的组装，调试和操作，也便于后续的运行维护。

本申请的前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件，具体的内容以及各个组件的具体位置可以根据实际需要进行设定和调整，例如在本发明的一种具体实施方式中，前门控制区中设置的用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件，可以包括：

继电器组件10、空气开关组件11、DCU中央集成控制组件12、PLC组件13、开关电源组件14。

继电器组件10可以由多个继电器组成，主要设置在辅助电路中，用于对主电路进行辅助控制，以及用于对辅助电路进行辅助控制。

空气开关组件11可以由多个空气开关组成，主要用于对多个辅助电路实现开关控制，例如对风机、主电路断路器电源等实现开关控制。

DCU中央集成控制组件12与PLC组件13一起构成整个三电平能馈系统的变流器柜的控制中枢，可以控制整个辅助电路的所有指令。

开关电源组件14可以由多个电源模块组成，为控制区中的各个器件提供所需要的电源转化，例如将DC220V转化为DC24V。

可以理解的是，继电器组件10、空气开关组件11、DCU中央集成控制组件12、PLC组件13、开关电源组件14在前门控制区中的具体位置可以根据实际需要进行设定，例如图2的正面结构示意图中便示出了一种具体的位置设置方式。

进一步的，在图2的实施方式中，前门控制区中还设置了内部端子排组件15和对外连接端子排组件16，从而便于进行接线。

后门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，具体的内容以及各个组件的具体位置可以根据实际需要进行设定和调整。通常，后门控制区中设置的用于进行三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，可以具体包括：传感器组件18和隔离开关组件110。

传感器组件18可以包括三电平能馈系统的主辅系统的各个电压传感器，隔离开关组件110具体可以为正极隔离开关组件110，也可以负极隔离开关组件110，还可以为正负双极隔离开关组件110，均不影响本发明的实施。

后门控制区中的器件位置布置也可以根据实际需要进行设定。例如图3中，在后门控制区的上部，设置了传感器组件18，模块吸收电容的预充电组件17，以及预充电组件17的控制组件19。模块吸收电容的预充电组件17具体可以包括电阻、二极管等器件。预充电组件17的控制组件19具体可以包括直流接触器、小型断路器、电机启动器等器件。而在后门控制区的下部，即底部，设置隔离开关组件110，并且通常而言，可以在此处设置主电路的对外接线。

本申请的逆变区用于实现DA/AC的转换以及对外接线。

具体的，前门逆变区中设置了风机组件20，输出接线端，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件。由于本申请的风道的设计，需要将风机组件20设置在前门逆变区的上部。

前门逆变区中的其余器件的具体位置，可以根据实际需要进行设定，例如在本发明的一种具体实施方式中，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块设置在前门逆变区的中部，即，6个单相逆变器21设置在前门逆变区的中部。输出接线端，三电平能馈系统的主电路中的晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件设置在前门逆变区的底部。本申请的图2中，标记22表示晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件。

后门逆变区中设置了散热风道53，吸收电容池23，低感母排组件24，直流正极接线端。具体位置可以根据实际需要进行设定和调整，例如在本发明的一种具体实施方式中，吸收电容池23和低感母排组件24设置在后门逆变区的中部，直流正极接线端设置在后门逆变区的底部。

此外需要指出的是，本申请中前门相关组件和后门相关组件的设置，是在综合考虑满足紧凑布局的前提下，将需要控制操作概率较高的器件放置在正面，即前门部分，反之则放置在后门部分。

并且需要强调的是，本申请将吸收电容池23与逆变模块分开布置，有利于提高布置的便捷性，即有利于实现紧凑布置。

可参阅图4和图5a，图5b，图4为本发明一种具体实施方式中的气流在三电平能馈系统的变流器柜内部的流通方向示意图，图5a，图5b，图5c以及图5d依次为本发明中一种三电平能馈系统的变流器柜的主视图，后视图，左视图以及俯视图。

可以看出，本申请在变流器柜正面的底部设置了进风口，即在变流器柜的控制区前门的底部以及逆变区前门的底部设置了进风口，具体包括控制区进风口50和变流区进风口51。在变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，即在逆变区后门的上部设置了出风口52。

散热风道53设置在后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出。因此，本申请不会出现由于顶部是出风口而导致的容易进水的情况，并且散热效果也较好。并且可以理解的是，本申请的变流器柜的顶部无需设置出风口，因此，变流器柜的顶部可以没有孔隙的挡板。

在本发明的一种具体实施方式中，三电平能馈系统的变流器柜的底部设置了槽钢底架55，三电平能馈系统的变流器柜的顶部设置了角钢顶梁54。

具体的，三电平能馈系统的变流器柜的柜体骨架可以采用型材组装，柜体底部设置的槽钢底架55，可以方便进行柜体起吊。而顶部设置的角钢顶梁54，可以使柜体顶部可靠连接，加强顶部的强度，避免运输或起吊时顶部变形。

在本发明的一种具体实施方式中，前门控制区的门板上还设置了显示装置56，可以便于查看三电平能馈系统的变流器柜的当前状态。此外，在变流器柜的控制区的前门板上，可以集成各个指令按钮和灯显指示57，方便统一操作。

此外需要说明的是，在前述实施方式中，将变流器柜分为控制区+逆变区，在其他实施方式中，可以将逆变区分为大体上对称的两部分，并且按照逆变区+控制区+逆变区的结构实现本申请的三电平能馈系统的变流器柜，并不影响本发明的实施。

相应于上述的三电平能馈系统的变流器柜的实施例，本申请还提供了一种轨道交通列车，可以包括上述任一实施例中的三电平能馈系统的变流器柜，此处不再重复说明。

本申请的方案中，对三电平能馈系统的变流器柜进行了合理的分区布局，通过模块化的设计，使得组装和可维护性大幅提高。具体的，将变流器柜三电平能馈系统的变流器分为控制区和逆变区；控制区包括：位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区；逆变区包括：位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区。前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件；后门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，模块吸收电容的预充电组件，以及预充电组件的控制组件。前门逆变区中设置了风机组件，输出接线端，三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及晶闸管组件的触发组件；后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端。可以看出，主、辅电路器件分开布局，控制区与逆变区分开，方便进行相应设备的调试，操作以及更换，即便于组装，提高了可维护性。同时，本申请的逆变模块由6个单相逆变器构成，因此不会出现由于采用2个三相逆变器而导致的不便于布局，变流器柜尺寸过大的情况，提高了本申请方案的功率密度，即有利于使得变流器柜设计地更为紧凑，具有尺寸的优势。此外，本申请的变流器柜正面的底部设置了进风口，变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，散热风道设置在后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出，不会出现由于顶部是出风口而导致的容易进水的情况，并且散热效果也较好。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，包括：控制区和逆变区；

所述控制区包括：位于变流器柜正面的前门控制区和位于变流器柜背面的后门控制区；所述逆变区包括：位于变流器柜正面的前门逆变区和位于变流器柜背面的后门逆变区；

所述前门控制区中设置了用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件；所述后门控制区中设置了用于进行所述三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，模块吸收电容的预充电组件，以及所述预充电组件的控制组件；

所述前门逆变区中设置了风机组件，输出接线端，所述三电平能馈系统的主电路中的逆变模块、晶闸管组件以及所述晶闸管组件的触发组件，并且所述风机组件设置在所述前门逆变区的上部，且所述逆变模块由6个单相逆变器构成；

所述后门逆变区中设置了散热风道，吸收电容池，低感母排组件，直流正极接线端，并且，所述变流器柜正面的底部设置了进风口，所述变流器柜背面的后门逆变区的上部设置了出风口，所述散热风道设置在所述后门逆变区的上部，以使气流从变流器柜正面的底部流入，从变流器柜背面的后门逆变区上部流出。

2.根据权利要求1所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述前门控制区中设置的用于进行三电平能馈系统的辅助电路的控制的各个组件，包括：

继电器组件、空气开关组件、DCU中央集成控制组件、PLC组件、开关电源组件。

3.根据权利要求2所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述前门控制区中还设置了内部端子排组件和对外连接端子排组件。

4.根据权利要求1所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述后门控制区中设置的用于进行所述三电平能馈系统的主电路的控制的各个组件，包括：

传感器组件和隔离开关组件。

5.根据权利要求4所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述隔离开关组件为正极隔离开关组件或者为负极隔离开关组件或者为正负双极隔离开关组件。

6.根据权利要求1所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述三电平能馈系统的主电路中的逆变模块设置在所述前门逆变区的中部，所述输出接线端，所述三电平能馈系统的主电路中的晶闸管组件以及所述晶闸管组件的触发组件设置在所述前门逆变区的底部。

7.根据权利要求6所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述吸收电容池和所述低感母排组件设置在所述后门逆变区的中部，所述直流正极接线端设置在所述后门逆变区的底部。

8.根据权利要求1所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，三电平能馈系统的变流器柜的底部设置了槽钢底架，三电平能馈系统的变流器柜的顶部设置了角钢顶梁。

9.根据权利要求1所述的三电平能馈系统的变流器柜，其特征在于，所述前门控制区的门板上还设置了显示装置。

10.一种轨道交通列车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的三电平能馈系统的变流器柜。

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