CN202308805U - 换流器柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型的名称为换流器柜，提供一种用于牵引系统的换流器柜10包括罩壳12以用于容纳带有第一部分整流器26a和第二部分整流器26b的整流器24。罩壳12包括用于第一部分整流器26a的第一模块容纳区域28a和用于第二部分整流器26b的第二模块容纳区域28b。利用水冷却换流器柜10，并且换流器柜10附加地包括内部的控制部36。

Description

换流器柜

技术领域

本实用新型涉及用于轨道车辆的牵引系统的领域。本实用新型尤其是涉及用于牵引系统的换流器柜(Stromrichterkabinett)。

背景技术

电驱动的火车或轨道车辆包括牵引系统，在其中使用来自上部滑接线电网(Oberleitungsnetz)的通常为单相的交变电流用于驱动一个或多个电机。为此，由一个或多个整流器将单相的交变电流转换成用于各个电机的多相的交变电流。

尤其在火车中，该一个或多个整流器必须设计用于在该处占优势的环境条件。此外，应能够在短的时间内由单个的维护人员维护整流器。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种用于牵引系统的整流器，尤其是可简单地维护和修理该整流器。

该目的通过独立权利要求的对象实现。从从属权利要求和以下的描述中得到本实用新型的其它实施形式。

本实用新型的一方面涉及一种用于牵引系统的换流器柜，其实施成用于以电的方式驱动火车。在此，换流器柜可理解为这样的开关柜，即，其实施成用于，一方面容纳功率半导体和用于功率半导体的控制部，并且另一方面使这些组件机械地相互连接并且与火车相连接。

根据本实用新型的一种实施形式，换流器柜包括罩壳以用于容纳带有第一部分整流器和第二部分整流器的整流器。在此，罩壳可包括：底板、侧壁、盖以及覆盖部，其包围包含在换流器柜中的整流器的组件；以及支撑元件，例如分离壁和承载部。

这些部分整流器的每一个包括整流器(Gleichrichter)以用于将单相的交变电流整流成直流电流，其也可实施成逆变器，因为在制动时可以这种方式将马达的能量再储存到电网中。此外，每个部分整流器包括用于容纳直流电流的直流电压中间电路(Gleichspannungszwischenkreis)以及用于将直流电流转变(umrichten)成多相的交变电流的逆变器。可由功率模块构建整流器和逆变器，这些功率模块可单独地与换流器柜机械地且以电的方式相连接。

换流器柜的罩壳包括用于第一部分整流器的第一模块容纳区域和用于第二部分整流器的第二模块容纳区域。在此，两个模块容纳区域可为在换流器柜的内部中的彼此分离的区域，它们可分别容纳相应部分整流器的组件，例如功率模块。

此外，第一模块容纳区域和第二模块容纳区域可分别包括多个用于功率模块的模块容纳部。

为了简单地进行安装和拆卸，这些模块容纳部的每一个可具有用于输送冷却水的第一水联结部(Wasserkupplung)和用于从相应的功率模块排出冷却水的第二水联结部。

根据本实用新型的一种实施形式，可通过罩壳的覆盖部接近第一模块容纳区域和第二模块容纳区域。这些模块容纳区域可作为两个可从前部接近的并排区域布置在罩壳中。在用于整流器和逆变器的功率模块的模块容纳区域的模块容纳部之后可存在相应部分整流器的直流电压中间电路的中间电路模块。因此，在安装在换流器柜中时可以简单的方式将单个的功率模块与直流电压中间电路相连接。

根据本实用新型的一种实施形式，罩壳包括垂直的分离壁，所述垂直的分离壁将第一模块容纳区域和第二模块容纳区域彼此分离。

根据本实用新型的一种实施形式，用于控制整流器的组件侧向地布置在模块容纳区域旁边，并且可通过另一分离壁与模块容纳区域分离。

根据本实用新型的一种实施形式，第一水联结部和第二水联结部为快速联结部(Schnellkupplung)。

根据本实用新型的一种实施形式，罩壳在其上端部处具有用于输送冷却水的第一水接头(Wasseranschluss)以及用于排出冷却水的第二水接头，它们分别与每个模块容纳区域的第一水联结部和第二水联结部相连接。通过该可位于换流器柜的盖中的水接头可使换流器柜的待冷却的组件与牵引系统的冷却水循环相连接。

根据本实用新型的一种实施形式，罩壳包括排水口，其实施成用于，放出存在于换流器柜中的冷却水。为了维护目的(例如当应从柜中移出功率模块时)，可从换流器柜中放出冷却水。联结部可为无泄漏的，也就是说，其可独立地封闭直至将其打开。

根据本实用新型的一种实施形式，排水口布置在罩壳的分离壁处，该分离壁用于，使第二模块容纳区域与整流器的控制组件分离。

根据本实用新型的一种实施形式，排水口包括用于连接软管的排水口接头(Wasserablaufstutzen)和在排水口接头之下的挡板(Auffangblech)。排水口接头可与软管相连接，例如可利用该软管将冷却水抽回(zurückpumpen)牵引系统的冷却循环中。挡板可防止，不当心使冷却水流入换流器柜的内部。

根据本实用新型的一种实施形式，罩壳包括带有活门(Klappe)的覆盖部，可通过该活门接近排水口。由此，当应从换流器柜中放出冷却水时，不必移除也可覆盖换流器柜的控制组件的侧壁。

根据本实用新型的一种实施形式，换流器柜包括带有热交换器的通风设备，该热交换器联接到第一水接头和第二水接头。利用通风设备可使位于换流器柜的内部中的空气循环，从而也可间接地利用热交换器冷却未直接利用冷却水冷却的换流器柜的组件，例如控制部。

根据本实用新型的一种实施形式，通风设备在第二模块容纳区域中布置在功率模块之下。在第一模块容纳区域的功率模块之下可布置有用于辅助运行模块的正弦滤波器(Sinusfilter)。

根据本实用新型的一种实施形式，每个模块容纳部具有两个轨道，可在所述轨道上将相应的功率模块推到罩壳中。

附图说明

下面参考附图详细地描述本实用新型的实施例。

图1显示了根据本实用新型的实施形式的换流器柜的三维的视图，

图2显示了带有打开的覆盖部的图1中的换流器柜的三维的视图，

图3从前部显示了图2中的换流器柜的视图，

图4显示了不带功率模块的图1中的换流器柜的三维的视图，

图5从前部显示了图4中的换流器柜的视图。

由于清楚的原因未在全部的图中列举一些在图中使用的参考标号。原则上，相同的或相似的部件设有相同的参考标号。

具体实施方式

图1显示了用于轨道车辆所用的牵引系统的换流器柜10，其带有罩壳12，罩壳12包括底座14、固定在底座14处的垂直的承载轨道16、固定在承载轨道16上的盖18、两个前侧的覆盖部20a，20b以及侧向的覆盖部22。

如可从图2中更好地看出的那样，换流器柜10接纳(beherbergen)带有两个部分整流器26a，26b的整流器24，部分整流器26a，26b的高功率组件分别布置在第一模块容纳区域28a和第二模块容纳区域28b中，可通过覆盖部20a，20b接近模块容纳区域28a，28b。

在盖18中布置有用于第一部分整流器26a的第一输入端子30a和用于第二部分整流器26b的第二输入端子30b。通过输入端子30a，30b，部分整流器26a，26b可与引导单相的交变电流的上部滑接线以电的方式相连接。

此外，在盖18中存在带有入口32a和出口32b的冷却水接头32，换流器柜10可通过冷却水接头32与冷却水循环相连接。

此外，在盖18中布置有用于控制部36和用于辅助运行引出端(Hilfsbetriebsabgang)的信号连接器(Signalstecker)34。通过覆盖部22可接近控制部36。

覆盖部20a，20b，22的每一个具有两个盖把手38，可通过这些盖把手38抬起相应覆盖部并且由此将覆盖部与换流器柜10分离。

在覆盖部22中在下端部处存在盖或活门40，通过其可接近带有排水口42的排水阀。排水口42包括用于连接软管的排水口接头42a和在排水口接头42a之下的U形挡板42b。

通过垂直的分离壁41将第一模块容纳区域28a和第二模块容纳区域28b彼此分离。另一分离壁43侧向地布置在第二模块容纳区域28b旁边。用于控制整流器24的控制组件侧向地布置在模块容纳区域28b旁边并且固定在分离壁43处。

在两个模块容纳区域28a，28b中存在功率模块44，其布置在模块容纳部46中。如例如从图5中得出的那样，第一模块容纳区域28a具有五个模块容纳部46，并且第二模块容纳区域28b具有四个模块容纳部46。

用于两个部分整流器26a，26b的每一个部分整流器的功率模块44包括分别用于整流器48a，48b和逆变器50a，50b的IGBT。整流器48a，48b的每一个供给一个直流电压中间电路52a，52b，其模块布置在相应部分整流器26a，26b的功率模块44之后。

整流器10可应用在带有单相的、AC供电的滑接线的牵引系统中(例如16kV/162/3Hz或25kV/50Hz)。

两个部分整流器26a，26b在功率部分中是独立的，并且借助于IGBT逆变器50a，50b将通过输入变压器向下(herab)分离的输入电压整流，并且将滑接线能量储存在直流电压中间电路52a，52b中。每个部分整流器26a，26b的马达侧的逆变器50a，50b再次转换在相应直流电压中间电路52a，52b中储存的能量，并且将该能量继续输送到牵引马达(Fahrmotor)，其联接到相应部分整流器26a，26b处。为了限制在中间电路处的直流电压，附加地在每个部分整流器26a，26b中还安装电压限制(Spannungsbegrenzer)相。

每个部分整流器26a，26b的电网侧的IGBT逆变器(整流器)48a，48b配备有两个并联的IGBT相，因为该输入功率超过单个相组合件(Phasenbaustein)的容量。电网侧的相和马达相(或电压限制相)共同地构建在构建成机械的单元的功率模块44上。这些功率模块44全部构建成相同的，并且可相互替换。

通过应用该模块组装方式可简单地维护整流器24。装备有IGBT的功率模块44轻于25kg并且可由一个人进行更换。每个模块容纳部46包括两个轨道47，可在轨道47上将相应的功率模块44推入罩壳12中。

同样由相同的模块构建直流电压中间电路52a，52b的每一个，这些模块布置在功率模块44之后。其包括串联的电解电容，以在电气上分成段的方式布置这些电解电容并且分别通过保险装置保护电解电容。直流电压中间电路52a，52b的模块彼此借助于螺栓连接相连接。然而，两个部分整流器26a，26b的中间电路52a，52b是独立的。虽然整流器24在单相的滑接线处工作，但是没有应用协调的(abgestimmt)滤波器，以使得脉冲的输入功率变得平滑。代替地，提高中间电路的容量，提高的程度使得出现的电压纹波(Spannungsrippel)最小化。

例如在图5中可看出用于直流电压中间电路52，52b的保险装置51以及汇流排53，功率模块44通过汇流排53以电的方式与各个直流电压中间电路52a，52b相连接。同样，可简单地更换重量略超过25kg的中间电路模块。

附加地，在第一部分整流器26a的直流电压中间电路52a，52b处联接有辅助运行模块54，辅助运行模块54提供用于一个或两个三相电流系统和车辆电池系统的辅助能量。

辅助运行模块54配备有两个采用IGBT技术的逆变系统。同样直接由直流电压中间电路52a为模块54供应能量。或者可将两个三相系统或者可将一个三相系统和电池充电系统(Batterieladesystem)装配在模块54上。

在辅助运行模块54之下在换流器柜10中在第一模块容纳区域28a中布置有正弦滤波系统56。可使用一个或两个正弦滤波系统56，以将三相系统的电压形状变平滑。正弦滤波系统56负责(sorgen fuer)输出电压的高的质量，并且在电池充电系统的情况下负责中间电路电压输出端的电分离。

在换流器柜10的罩壳侧的控制单元36控制所有整流系统。控制单元36包括电源。控制单元36具有馈电装置或电源58，由车辆的电池电压为馈电装置或电源58供电。此外，控制单元包括控制器或计算机60，对于计算机60可应用ABB的标准计算机。计算机60服务于(versorgen)两个部分整流器26a，26b以及辅助运行系统54。通过光导体将控制单元36的驱动信号传输到模块44，54上的IGBT的驱动单元处。同样通过光导体将模块44，54的逆变器相的测量值传输回到控制单元36。

通过CAN总线实现与车辆控制技术的接口。为此，控制单元36包括CAN总线适配器62。此外，控制单元36包括以太网开关64。

在输入端子30a，30b中，分别对于每个部分整流器26a，26b，电网输入模块(Netzeingangsmodul)66a，66b安装在换流器柜10上。

为了可使部分整流器26a，26b从滑接线电网分离，每个部分整流器具有安装在电网输入模块66a，66b上的分离装置68a，68b。在故障情况中，可由整流器控制部36激活分离装置68a，68b，从而仍进一步保证利用仅仅一个部分整流器26a，26b的继续运行。同样，在该电网输入模块66a，66b上存在预充电装置(Vorladeeinrichtung)70a，70b，在分离装置68a，68b使整流器24与变压器或滑接线相连接之前，在整流器24上载(Aufstarten)时通过预充电装置70a，70b可为后续的直流电压中间电路52a，52b充电。

在底板或底座14中，换流器柜具有用于马达缆线的引出端72，两个部分整流器26a，26b可利用马达缆线在马达侧与车辆的马达相连接。

利用水冷却整流器24的功率模块44。冷却泵以及到外界空气中的循环冷却单元(Rueckkuehleinheit)不是位于换流器柜10中，而是作为车辆的一部分。

冷却水接头32的入口32a通过用于输送水的分配管74与第一水联结部或快速联结部76相连接。冷却水可通过联结部76通过功率模块44流到第二水联结部或快速联结部78，第二水联结部或快速联结部78通过另一分配管80与冷却水接头32的出口32b相连接。模块容纳部46的每一个包括两个水联结部76，78。

通过热交换器82将在整流器内空间处给出的损失功率传递到冷却水，为此热交换器82与分配管74，80相连接。为了在换流器柜10中进行内部空气的循环，安装有通风设备84，通风设备84如热交换器82那样在第二模块容纳区域28b中布置在功率模块44之下。通风设备84同时为两个部分整流器24a，24b服务(bedienen)。热交换器82布置在内部通风设备84之后。

补充地需指出的是，“包括的”不排除其它元件或步骤，并且“不定冠词一个”不排除多个。此外应指出的是，也可与其它以上描述的实施例的其它特征或步骤相组合地使用参考上述实施例中的一个描述的特征或步骤。在权利要求中的参考标号不应视为限制。

Claims (10)

1.一种用于牵引系统的换流器柜(10)，所述换流器柜(10)包括：

罩壳(12)，用于容纳带有第一部分整流器(26a)和第二部分整流器(26b)的整流器(24)，

其中，所述部分整流器(26a，26b)的每一个包括用于将单相的交变电流整流成直流电流的整流器(48a)，其也为逆变器；用于容纳所述直流电流的直流电压中间电路(52a，52b)；以及用于将直流电流转变成多相的交变电流的逆变器(50a，50b)，

其中，所述罩壳(12)包括用于所述第一部分整流器(26a)的第一模块容纳区域(28a)和用于所述第二部分整流器(26b)的第二模块容纳区域(28b)，

其中，所述第一模块容纳区域(28a)和所述第二模块容纳区域(28b)包括多个用于功率模块(44)的模块容纳部(46)，

其中，每个模块容纳部(46)具有用于输送冷却水的第一水联结部(76)和用于从相应的功率模块(44)排出所述冷却水的第二水联结部(78)。

2.根据权利要求1所述的换流器柜(10)，

其中，所述罩壳(12)包括垂直的分离壁(41)，所述垂直的分离壁(41)将所述第一模块容纳区域(28a)和所述第二模块容纳区域(28b)彼此分离；

其中，用于控制所述整流器(24)的控制组件(36)侧向地布置在所述模块容纳区域(28a，28b)旁边。

3.根据权利要求1或2所述的换流器柜(10)，

其中，所述第一水联结部(76)和所述第二水联结部(78)为快速联结部。

4.根据权利要求1或2所述的换流器柜(10)， 

其中，所述罩壳(12)在其上端部处具有用于输送冷却水的第一水接头(32a)以及用于排出冷却水的第二水接头(32b)，它们分别与每个模块容纳区域(28a，28b)的所述第一水联结部和所述第二水联结部相连接。

5.根据权利要求1或2所述的换流器柜(10)，

其中，所述罩壳(12)包括排水口(42)，所述排水口(42)实施成用于放出存在于所述换流器柜(10)中的冷却水。

6.根据权利要求5所述的换流器柜(10)，

其中，所述排水口(42)布置在所述罩壳(12)的分离壁(43)处，所述分离壁(43)用于使所述第二模块容纳区域(28b)与所述整流器(24)的控制组件(34)分离。

7.根据权利要求5所述的换流器柜(10)，

其中，所述排水口(42)包括用于连接软管的排水口接头(42a)和在所述排水口接头(42a)之下的挡板(42b)。

8.根据权利要求5所述的换流器柜(10)，

其中，所述罩壳(12)包括带有活门(40)的覆盖部(22)，可通过所述活门接近所述排水口(42)。

9.根据权利要求1或2所述的换流器柜(10)，

其中，所述换流器柜(10)包括带有热交换器(82)的通风设备(84)，所述热交换器(82)联接到所述第一水接头和第二水接头(32a，32b)；

其中，所述通风设备在所述第二模块容纳区域(28b)中布置在所述模块容纳部(46)之下。

10.根据权利要求1或2所述的换流器柜(10)，

其中，每个模块容纳部(46)具有两个轨道(47)，可在所述轨道(47)上将相应的功率模块(44)推到所述罩壳(12)中。 

Images