CN204145260U - 牵引变流器机柜和电动轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及牵引变流器机柜和电动轨道车辆。一种牵引变流器机柜(18)，包括：为牵引变流器(14)的功率电子模块(48，50，52，54，56)提供容纳空间(58)的第一隔室(32)；在容纳空间(58)的前面安装至第一隔室(32)上的摆动框架(68)，摆动框架(68)用于容纳控制构件(72)，控制构件(72)用于控制和/或监测功率电子模块；以及容置牵引变流器(14)的无源构件(62，64，66)的第二隔室(34)。

Description

牵引变流器机柜和电动轨道车辆

技术领域

本实用新型涉及牵引变流器的领域。尤其是，本实用新型涉及牵引变流器机柜和电动轨道车辆。 

背景技术

电动轨道车辆需要牵引变流器，用来为其电动马达供应电能。作为一种可能性，变流器从架空接触线中抽取电能。牵引变流器一般还负责调制供应的电流的频率，并且因此调节马达的转速。 

牵引变流器可以安装在车辆的顶部上，底板下方或发动机室的内部。无论如何，变流器可布置在机柜内部，机柜必须适于电动轨道车辆的内部和/或外部的环境条件，并且适于牵引变流器的电磁兼容性设计规则。 

照例，这种机柜包括笨重且密集的部件(譬如电感器和变压器)、用于产生输出电流的半导体、控制部件(譬如，电路板、继电器)和附加的部件，附加的部件大多数是无源构件和连接电缆。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便于维护并且安全的牵引变流器机柜，其适于电动轨道车辆的环境条件。 

该目的是通过独立权利要求的主题来实现的。根据从属权利要求和以下的描述，进一步的示例实施例是显而易见的。 

本实用新型的一方面涉及一种牵引变流器机柜。机柜可以是包围牵引变流器的构件的外壳或箱。例如，机柜具有框架，板或壁附连至框架上。此外，机柜可以提供端子，用于将电缆连接至供应线，并且 用于将电缆连接至电动马达。还可行的是，机柜具有将机柜附连至电动轨道车辆上的附连器件。 

根据本实用新型的一个实施例，牵引变流器机柜包括：为功率电子模块提供容纳空间的第一隔室；在容纳空间的前面安装至第一隔室上的摆动框架，其中摆动框架容纳控制构件，控制构件用于控制和/或监测功率电子模块；以及第二隔室，其容置牵引变流器的无源构件。 

牵引变流器包括可以由门来封闭的两个隔室，其中第一隔室实质上容纳变流器的有源部件(即，可控的部件)，而第二隔室实质上容纳变流器的无源(不可控)部件。在设置在有源部件的前面的前部摆动框架中实现变流器控制。 

机柜提供了耐震性和耐冲击性。牵引变流器可以安装在有需要的应用中。机柜简单且容易组装，并将产生高品质的施工质量、高比例的可重复性和高品质。 

大部分的故障通常将发生在变流器的有源部件中，有源部件设置成可容易安装至第一隔间的容纳空间中且还可以轻松地更换的功率模块或功率电子构块。机柜具有高的可维护性。在不到30分钟内更换模块是可能的，这将使不可预期的停机时间降至最低。 

为更换这种功率模块，维护人员可能必须打开第一隔室的门，并且随后必须将摆动框架向旁边偏转，以接近容纳空间。在打开门和/或将摆动框架偏转离开其位置之前，由这些动作启动的安全机构可以关闭功率模块和/或使高功率构件接地。这可为牵引变流器的维护提供高安全性。 

根据本实用新型的一个实施例，第一隔室和第二隔室并排布置。例如，第一隔室和第二隔室可基本上是箱形的，并且可由机柜的内壁所分隔。 

根据本实用新型的一个实施例，第一隔室和第二隔室中的每一个均包括可围绕竖向轴线铰接的门。摆动框架也可以围绕竖向轴线铰接。门和/或摆动框架可以具有用于在电动车辆移动时将它们保持就位 的锁定器件。 

根据本实用新型的一个实施例，变流器机柜包括侧壁、顶壁、后壁、底壁和铆接至变流器机柜的框架上的门扇中的至少一个。壁可以用金属片材来构造。变流器可以具有铆接的金属片材结构，以及牵引变流器的区段的组件。取决于技术需求，机柜结构可以由钢或铝制成。壁和/或门扇焊接至框架上也是可行的。 

根据本实用新型的一个实施例，容纳空间设计成以便更换功率电子模块，使得功率模块可以整体地从容纳空间中取出，并以相同设计的功率模块来代替。例如，每个容纳空间可以包括轨道，相应的功率电子模块可以在轨道上移动至其位置。此外，每个容纳空间可以包括用于将功率电子模块保持就位的锁定机构。 

同样可行的是，在容纳空间的端部处提供端子，使得当功率电子模块移动至容纳空间中时，功率电子模块可以自动地电连接。 

根据本实用新型的一个实施例，功率电子模块包括直流输入模块、限压器模块、中压变流器模块、整流器模块和/或低压模块中的至少一个。变流器可以提供电容器组和/或功率电子构块的模块化设置。 

根据本实用新型的一个实施例，无源构件包括冷却单元、变压器、正弦滤波器、平滑柄(joke)和/或马达端子中的至少一个。 

根据本实用新型的一个实施例，控制构件包括用于为功率模块产生门控信号的辅助功率供应控制器、保护继电器和/或CAN电路板中的至少一个。 

本实用新型的另一方面涉及一种具有上述和下述牵引变流器机柜的电动轨道车辆。例如，电动轨道车辆具有由牵引变流器供电的电动马达和用于将电动轨道车辆连接至供应线的集电器。 

本实用新型的这些以及其它方面将根据下文描述的实施例变得显而易见，并且将参考下文描述的实施例来进行说明。 

附图说明

本实用新型的主题将在下文中，参考在附图中所示出的示例性实施例来更加详细地阐释。 

图1示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的电动轨道车辆。 

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的牵引变流器机柜的透视图。 

图3示出了图2的牵引变流器机柜的第一隔室的正视图。 

图4示出了图2的牵引变流器机柜的第二隔室的正视图。 

图5示出了图2的牵引变流器机柜的摆动框架的正视图。 

图中使用的附图标记，以及其含义，在附图标记列表中以总结的形式列出。原则上，在图中相同的部件设有相同的附图标记。 

附图标记列表： 

10电动轨道车辆 

12电动马达 

14牵引变流器 

16集电器 

18机柜 

20支脚 

22侧壁 

24后壁 

26顶壁 

28底壁 

30框架 

32第一隔室 

34第二隔室 

36门 

38功率输入 

40冷却剂入口 

42冷却剂出口 

44控制接口 

46马达输出 

48直流输入模块 

50限压器模块 

52中压变流器模块 

54整流器模块 

56低压模块 

58容纳空间 

60冷却单元 

62正弦滤波器 

64平滑柄 

66马达端子 

68摆动框架 

70辅助功率供应 

72控制器 

74保护继电器 

76CAN 电路板。 

具体实施方式

图1示出了电动轨道车辆10，其包括由牵引变流器14供电的电动马达12。牵引变流器14经由集电器16连接至电力(架空)线。 

牵引变流器14可以是使用标准3.3kV1.200A IGBT模块的3级变流器。这种拓扑结构可以最小化马达电流的谐波含量，同时显著地降低架空线电流谐波，架空线电流谐波对于具有3kV直流架空线的直接变流器是典型的。 

图2示出了牵引变流器机柜18，其容置牵引变流器14。例如，牵引变流器机柜18可以布置在电动轨道车辆10的发动机室内。 

机柜18具有基本上箱形形式，并可以经由支脚20安装至电动轨 道车辆10的底板上。支脚20可以包括U型金属片材。 

侧壁22、后壁24、顶壁26和底壁28采用特别折叠的金属片材构造而成，金属片材铆接至机柜18的框架30上。牵引变流器机柜18的框架30和壁22、24、26、28确保变流器的稳定可靠性和刚性。 

机柜18包括两个隔室32、34，隔室并排布置，并且可以由两个门36封闭，门36可相对于机柜18沿竖向铰接。门36还可以采用铆接的金属片材构造而成。 

在顶部上，机柜提供了功率输入38，其可以看做是与架空线的中压3kV直流输入的接口。此外，在机柜18的顶部提供冷却剂入口40和冷却剂出口42以及控制接口44。 

在机柜18的底部提供用于将机柜18连接至马达12的马达输出46。 

图3示出了机柜18的第一左隔室32，其容纳中压变流器功率电子模块和直流链路电容器，直流链路电容器可以包括相同的且可容易更换的电容器组。例如，变流器模块可以装配有IGBT，作为有源构件。例如，功率电子模块包括直流输入模块48、限压器模块50、三个中压变流器模块52、整流器模块54和低压模块56。 

模块48、50、52、54、56容置在左隔室32中提供的容纳空间58内，并且可以容易地更换。例如，每个模块均可以从其容纳空间58中拉出，并且可以插入相同设计的模块。变流器模块的模块化设置允许进行简单的更换。通过变流器模块的快速更换，可维护性得以保证。更换过程快速且不需要高度熟练的人员。 

模块48、50、52、54、56可以采用由入口40提供的冷却剂(譬如水)来进行冷却。 

图4示出了第二右隔室34，其容纳变流器14的无源构件，即冷却单元60、正弦滤波器62、平滑柄64和马达端子66。此外，第二隔室34可以包括变压器，以用于中压侧和低压侧的电脱耦。 

冷却单元60可以包括内部风扇和/或空气/水热交换器。一般，变 流器14在内部通过强制空气进行冷却。半导体主要采用液体冷却来冷却。 

图5示出了摆动框架68，其设置于第一隔室32内。摆动框架68附接至机柜18上，使得当其处于其运行位置时，其覆盖功率电子模块的容纳空间58。摆动框架68可以围绕可沿竖向对齐的铰接轴线旋转偏离第一隔室32。 

变流器14的大多数或所有控制构件组装到摆动框架68上。来自或通往摆动框架68的控制和测量信号采用光纤链路传递。摆动框架可以包括一个或多个辅助功率供应70、控制器72(例如用于为功率模块产生门控信号)、保护继电器74和CAN电路板76。 

CAN电路板76可以提供可以经由控制接口44访问的CAN(控制器局域网络)总线。至牵引控制管理系统(即，车辆10的另外的控制系统)的链路可以由这种总线例如通过CANopen协议提供。 

尽管在附图和之前的描述中对本实用新型进行了详细地展示和描述，但这种展示和描述应当被认为是展示性的或示例性的，而非限制性的；本实用新型并不限于公开的实施例。对于公开的实施例的其它变形可由所属领域技术人员通过根据附图、公开和所附权利要求的研究而实施请求保护的本实用新型来理解和实现。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除复数形式。单个处理器或控制器或其它单元可以实现权利要求中列举的多个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中阐述某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能有益地使用。权利要求中的任意附图标记不应理解为是对范围的限制。 

Claims (10)

1.一种牵引变流器机柜(18)，包括：

第一隔室(32)，其为牵引变流器(14)的功率电子模块(48，50，52，54，56)提供容纳空间(58)；

摆动框架(68)，其在所述容纳空间(58)的前面安装至所述第一隔室(32)上，以用于容纳控制构件(72)，所述控制构件(72)用于控制和/或监测所述功率电子模块；以及

第二隔室(34)，其容置所述牵引变流器(14)的无源构件(62，64，66)。

2.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述第一隔室(32)和所述第二隔室(34)并排布置。

3.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述第一隔室(32)和第二隔室(34)中的每一个均包括可围绕竖向轴线铰接的门(36)。

4.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述摆动框架(68)可围绕竖向轴线铰接。

5.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述变流器机柜(18)包括侧壁(22)、顶壁(26)、后壁(24)、底壁(28)和铆接至变流器机柜的框架(30)上的门扇(36)中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述容纳空间(58)设计成以便更换功率电子模块，使得可整体地从容纳空间中取出功率模块，并且可用相同设计的功率模块代替该功率模块。

7.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述功率电子模块包括下者中的至少一个：

直流输入模块(48)；

限压器模块(50)；

中压变流器模块(52)；

整流器模块(54)；

低压模块(56)。

8.根据权利要求1所述的变流器机柜(18)，其特征在于，所述无源构件包括下者中的至少一个：

冷却单元(60)；

变压器；

正弦滤波器(62)；

平滑柄(64)；

马达端子(66)。

9.根据权利要求1所述的变流器机柜，其特征在于，所述控制构件包括下者中的至少一个：

辅助功率供应(70)；

控制器(72)，其用于为功率模块产生门控信号；

保护继电器(74)；

CAN电路板(76)。

10.一种电动轨道车辆(10)，包括根据权利要求1至9中的任一项所述的牵引变流器机柜(18)。