CN204290692U - 一种电源柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源柜，包括柜体以及安装于柜体内的输入滤波组件、输入传感器组件、输入充电电路组件、支撑电容、逆变模块、高频变压器组件、整流模块、输出滤波组件、控制单元及风扇插件，所述支撑电容、逆变模块、高频变压器组件以及整流模块在柜体的内部沿着柜体的轴向方向依次布置，所述柜体的顶部开设有冷却风扇进风口，柜体的底部开设有出风口。本实用新型具有结构布局合理、安全性好、功率密度大等优点。

Description

一种电源柜

技术领域

本实用新型主要涉及到供电设备领域，特指一种电源柜。

背景技术

随着磁悬浮列车、机车、地铁等列车的电气化、现代化，列车技术获得了大力的发展，对车载供电设备也提出了更高的要求，例如集成度高、体积小、重量轻、功率密度大等要求。这样目前已广泛采用的DC/DC低频变换的技术方案就满足不了DC/DC电源柜应用的新要求。

现有采用DC/DC低频变换（例如斩波器）技术方案的DC/DC电源柜普遍存在一些缺点：损耗大，散热困难，输入输出无电气隔离，安全性差，重量重，尺寸大，体积大，功率密度小、效率低等。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构布局合理、安全性好、功率密度大的电源柜。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种电源柜，包括柜体以及安装于柜体内的输入滤波组件、输入传感器组件、输入充电电路组件、支撑电容、逆变模块、高频变压器组件、整流模块、输出滤波组件、控制单元及风扇插件，所述支撑电容、逆变模块、高频变压器组件以及整流模块在柜体的内部沿着柜体的轴向方向依次布置，所述柜体的顶部开设有冷却风扇进风口，柜体的底部开设有出风口。

作为本实用新型的进一步改进：所述输入滤波组件、输入充电电路组件、输入传感器组件、电源模块均位于柜体内的底部且位于一侧，所述电源模块用于给风扇插件提供电源；所述输入滤波组件包括输入滤波器和平波电抗器，所述输入滤波器用于滤除输入电源中的高频谐波，所述平波电抗器用于抑制输入电源电流的突然变化；所述输入充电电路组件包括充电接触器、充电电阻和短接接触器；所述输入传感器组件包括输入电压传感器、中间电压传感器、输入电流传感器；所述输入电压传感器用于输入电压的检测；所述中间电压传感器用于支撑电容端电压的检测以及串联支撑电容的均压检测并进行保护，同时与输入电压传感器检测的电压进行比较并保护；所述输入电流传感器用于检测输入电源电流，对输入电源进行过流保护。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体的一个端部上设置有输入接线端子和输出接线端子；所述输入接线端子用于连接输入电源的正线与负线，所述输出接线端子用于连接电源输出干线、电池充电电路，以及输出负线。

作为本实用新型的进一步改进：所述输出滤波组件位于柜体的中部位置处，所述输出滤波组件包括电感、电容、电阻和电压传感器；所述电阻用于稳定整流模块输出的电压，所述电压传感器用于检测整流模块输出的电压。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体的上部内腔中设置有输出及检测组件，所述输出及检测组件包括输出电流传感器、充电电流传感器、隔离二极管和输出滤波器；所述输出电流传感器用于检测输出电流，所述充电电流传感器用于检测电池的充电电流，所述隔离二极管，用于阻断其它电源输出或电池电压串入到本电源内部，所述输出滤波器用于滤除电源输出电压的高频谐波。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体上设有电源柜接口组件，所述电源柜接口组件包括输入电源线锁紧件、输出电源线锁紧件和控制连接器；所述输入电源线锁紧件和输出电源线锁紧件用于锁紧固定密封输入、输出电缆线，所述控制连接器用于连接控制电源线、控制信号线。

作为本实用新型的进一步改进：所述风扇插件包括逆变模块风扇组件、整流模块风扇组件及变压器和电抗器冷却风扇组件；所述逆变模块风扇组件位于逆变模块的上方，所述整流模块风扇组件位于整流模块的上方，所述变压器和电抗器冷却风扇组件用于给高频变压器组件及电抗器冷却散热；所述柜体的中部设有冷却风道。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体的上表面设有冷却风扇进风口，所述冷却风扇进风口包括逆变模块进风口、变压器电抗器进风口和整流模块进风口。

作为本实用新型的进一步改进：所述柜体上设置有一个以上的柜门和一个以上的柜体吊耳。

作为本实用新型的进一步改进：所述控制单元包括控制电源插件、微控制器插件、数字量插件和模拟量插件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的电源柜，具有集成度高、体积小、重量轻、功率密度大、效率高、安全性高等优点，能够解决目前采用DC/DC低频变换（例如斩波器）的DC/DC电源柜输入输出无电气隔离等问题，尤其适用于DC/DC高频变换设计。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图。

图2是本实用新型内部的布局结构示意图。

图3是图2中A向的结构示意图。

图4是图2中C-C向的结构示意图。

图5是本实用新型柜体的轴视图。

图6是图5中D-D向的结构示意图。

图7是图5中B向的结构示意图。

图8是本实用新型的框架组成原理示意图。

图例说明：

1、输入接线端子；2、输入滤波组件；3、输入充电电路组件；4、输入传感器组件；5、支撑电容；6、逆变模块；7、高频变压器组件；8、整流模块；9、输出滤波组件；10、输出及检测组件；11、输出接线端子；12、电源柜接口组件；13、控制单元；14、电源模块；15、逆变模块风扇组件；16、整流模块风扇组件；17、变压器和电抗器冷却风扇组件；18、冷却风扇进风口；19、电源柜门；20、柜体吊耳；21、柜体。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1～图8所示，本实用新型的一种电源柜，包括柜体21以及安装于柜体21内的输入滤波组件2、输入传感器组件4、输入充电电路组件3、支撑电容5、逆变模块6、高频变压器组件7、整流模块8、输出滤波组件9、控制单元13及风扇插件，其中支撑电容5、逆变模块6、高频变压器组件7以及整流模块8在柜体21的内部沿着柜体21的轴向方向依次布置，柜体21的顶部开设有冷却风扇进风口18，柜体21的底部开设有出风口。

控制单元13，包括控制电源插件、微控制器插件、数字量插件、模拟量插件等；控制电源插件用于把控制电源转换为其它插件所需要的电源；微控制器插件用于处理、控制数字量信号、模拟量信号、电源输出（电压、电流、充电电流）的闭环控制等；数字量插件用于检测接触器等数字量的控制与状态；模拟量插件用于检测传感器等模拟量信号。

支撑电容5用于输入电源的滤波以及为逆变模块6提供电源能量。逆变模块6包括开关管、换向电容和散热器。开关管用于实现功率的高频转换，把直流电压变换成高频方波电压；每个开关管配置适当值的换向电容，用于为每个开关管提供电源能量；散热器用于传导开关管产生的热量，利于热量的散发。高频变压器组件7包括变压器和电流传感器；变压器用于把高频方波电压变换成较低或较高的高频方波电压，实现电压幅值的变换，以及实现原边高频方波电压与次边高频方波电压的电气隔离；电流传感器用于检测高频变压器原边的电流，即检测开关管的电流，对变压器和开关管进行过流保护。整流模块8包括若干整流二极管，用于把变压器次边高频方波电压整流成直流电压。

本实施例中，输入滤波组件2、输入充电电路组件3、输入传感器组件4、电源模块14均位于柜体21内的底部且位于一侧，电源模块14用于给风扇插件提供电源。输入滤波组件2包括输入滤波器和平波电抗器，其中输入滤波器用于滤除输入电源中的高频谐波，以提高输入电源质量；平波电抗器用于抑制输入电源电流的突然变化，使电流变化更平滑。输入充电电路组件3包括充电接触器、充电电阻和短接接触器。其中，充电接触器用于充电的控制；充电电阻用于充电电流的限制；短接接触器用于短接掉充电接触器和充电电阻。输入传感器组件4包括输入电压传感器、中间电压传感器、输入电流传感器；输入电压传感器用于输入电压的检测；中间电压传感器用于支撑电容5端电压的检测以及串联支撑电容5的均压检测并进行保护，同时与输入电压传感器检测的电压进行比较并保护；输入电流传感器用于检测输入电源电流，对输入电源进行过流保护。

本实施例中，柜体21的一个端部上设置有输入接线端子1和输出接线端子11。输入接线端子1用于连接输入电源的正线与负线。输出接线端子11用于连接电源输出干线、电池充电电路，以及输出负线。

输出滤波组件9位于柜体21的中部位置处，其包括电感、电容、电阻和电压传感器；电感和电容组合到一起用于改善整流模块输出直流电源的质量；电阻用于稳定整流模块8输出的电压；电压传感器用于检测整流模块8输出的电压。

输出及检测组件10位于柜体21的上部内腔中，包括输出电流传感器、充电电流传感器、隔离二极管和输出滤波器。其中，输出电流传感器用于检测输出电流，和控制单元13一同实现输出电流的闭环控制，以及过流保护；充电电流传感器，即所在的电路连接到电池，用于检测电池的充电电流，和控制单元13一同实现充电电流的闭环控制，以及充电过流保护；隔离二极管，即输出电流传感器所在电路的串联二极管，在多台电源并联使用时，用于阻断其它电源输出或电池电压串入到本电源内部；输出滤波器用于滤除电源输出电压的高频谐波，提高输出电源质量。

电源柜接口组件12位于柜体21上，其包括输入电源线锁紧件、输出电源线锁紧件和控制连接器。其中，输入电源线锁紧件和输出电源线锁紧件用于锁紧固定密封输入、输出电缆线，防止灰尘及雨水等进入柜体21内部；控制连接器用于连接控制电源线、控制信号线等，同时防止灰尘及雨水等进入柜体21的内部；接口组件安装面做成L形，便于进出柜体21电缆的走线、布局，电缆线可以从电源柜安装的车体底部径直下线到电缆线接口，而不需要弯曲，极大的方便了接线，减少了电缆线因弯曲而受力变形。

本实施例中，风扇插件包括逆变模块风扇组件15、整流模块风扇组件16及变压器和电抗器冷却风扇组件17。逆变模块风扇组件15，用于给逆变模块6冷却散热，整流模块风扇组件16，用于给整流模块8冷却散热。变压器和电抗器冷却风扇组件17用于给高频变压器、电抗器冷却散热。冷却风道处在柜体21的中间，自上而下，柜体21的顶部进风，柜体21的底部出风，如图2所示的散热风向。

本实施例中，冷却风扇进风口18位于柜体21的上表面，包括逆变模块进风口A、变压器电抗器进风口B、整流模块进风口C。根据实际需要，进风口为栅格状或者增加滤网，以防止沙砾、羽毛等进入风道内部，堵塞风扇及风道，影响散热。

本实施例中，电源柜门19，由若干个组成，比较轻巧，易于拆装。电源柜门19与柜体21接触部位装有密封橡胶，用于柜门与柜体21接触部位的密封，防止灰尘、雨水等进入柜体21内部。柜体21上设置有一个以上的柜体吊耳20，柜体吊耳20的布局根据柜体21的重心布局合理；吊耳有足够的强度，能够承担柜体21载重、振动、冲击等。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源柜，其特征在于，包括柜体（21）以及安装于柜体（21）内的输入滤波组件（2）、输入传感器组件（4）、输入充电电路组件（3）、支撑电容（5）、逆变模块（6）、高频变压器组件（7）、整流模块（8）、输出滤波组件（9）、控制单元（13）及风扇插件，所述支撑电容（5）、逆变模块（6）、高频变压器组件（7）以及整流模块（8）在柜体（21）的内部沿着柜体（21）的轴向方向依次布置，所述柜体（21）的顶部开设有冷却风扇进风口（18），柜体（21）的底部开设有出风口。

2.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于，所述输入滤波组件（2）、输入充电电路组件（3）、输入传感器组件（4）、电源模块（14）均位于柜体（21）内的底部且位于一侧，所述电源模块（14）用于给风扇插件提供电源；所述输入滤波组件（2）包括输入滤波器和平波电抗器，所述输入滤波器用于滤除输入电源中的高频谐波，所述平波电抗器用于抑制输入电源电流的突然变化；所述输入充电电路组件（3）包括充电接触器、充电电阻和短接接触器；所述输入传感器组件（4）包括输入电压传感器、中间电压传感器、输入电流传感器；所述输入电压传感器用于输入电压的检测；所述中间电压传感器用于支撑电容（5）端电压的检测以及串联支撑电容（5）的均压检测并进行保护，同时与输入电压传感器检测的电压进行比较并保护；所述输入电流传感器用于检测输入电源电流，对输入电源进行过流保护。

3.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于，所述柜体（21）的一个端部上设置有输入接线端子（1）和输出接线端子（11）；所述输入接线端子（1）用于连接输入电源的正线与负线，所述输出接线端子（11）用于连接电源输出干线、电池充电电路，以及输出负线。

4.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述输出滤波组件（9）位于柜体（21）的中部位置处，所述输出滤波组件（9）包括电感、电容、电阻和电压传感器；所述电阻用于稳定整流模块（8）输出的电压，所述电压传感器用于检测整流模块（8）输出的电压。

5.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述柜体（21）的上部内腔中设置有输出及检测组件（10），所述输出及检测组件（10）包括输出电流传感器、充电电流传感器、隔离二极管和输出滤波器；所述输出电流传感器用于检测输出电流，所述充电电流传感器用于检测电池的充电电流，所述隔离二极管，用于阻断其它电源输出或电池电压串入到本电源内部，所述输出滤波器用于滤除电源输出电压的高频谐波。

6.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述柜体（21）上设有电源柜接口组件（12），所述电源柜接口组件（12）包括输入电源线锁紧件、输出电源线锁紧件和控制连接器；所述输入电源线锁紧件和输出电源线锁紧件用于锁紧固定密封输入、输出电缆线，所述控制连接器用于连接控制电源线、控制信号线。

7.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述风扇插件包括逆变模块风扇组件（15）、整流模块风扇组件（16）及变压器和电抗器冷却风扇组件（17）；所述逆变模块风扇组件（15）位于逆变模块（6）的上方，所述整流模块风扇组件（16）位于整流模块（8）的上方，所述变压器和电抗器冷却风扇组件（17）用于给高频变压器组件（7）及电抗器冷却散热；所述柜体（21）的中部设有冷却风道。

8.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述柜体（21）的上表面设有冷却风扇进风口（18），所述冷却风扇进风口（18）包括逆变模块进风口、变压器电抗器进风口和整流模块进风口。

9.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述柜体（21）上设置有一个以上的电源柜门（19）和一个以上的柜体吊耳（20）。

10.根据权利要求1或2或3所述的电源柜，其特征在于，所述控制单元（13）包括控制电源插件、微控制器插件、数字量插件和模拟量插件。