CN209200911U - 一种一体化变流器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一体化变流器，在同一模块化骨架中将辅助变流系统与牵引变流系统划分为两个相邻的辅助变流系统区域和牵引变流系统区域，分别设置在两个独立的腔体中，实现有效的隔离，避免了辅助变流系统与牵引变流系统之间的干扰，同时四象限模块与支撑电容紧贴式安装，节省安装空间，且四象限模块与支撑电容通过叠层母排连接，精简了线路布局，减少了线路杂散电感对变流器的中间电压的影响，同时，中间回路电动隔离开关设置在相对于全部四象限模块位于中部的位置，以使中间回路电动隔离开关与各四象限模块的连接线路长度相等，从而提升各线路的均流性。

Description

一种一体化变流器

技术领域

本实用新型涉及变流器领域，特别涉及一种一体化变流器。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，城市间交通需求剧增，同时货运的多样性以及客运的准时性对变流器可靠性提出了更高的要求。

变流器是电力机车牵引系统的核心部件，对于变流器小型，轻量，节能，环保，可靠，易维护等方面均提出了更高的要求；变流器是一个复杂的系统，包含控制子系统、四象限整流器、牵引逆变器、辅助逆变器、支撑电容、谐振滤波单元、水冷系统等子部件，合理的系统集成设计才能获得较为理想的变流器特性和性能，从而满足列车牵引传动系统的需求。

现有技术的变流器占地面积大，同时由于功能和设备集成在一个柜体内，线路布局混乱，干扰多。

为此，需要一种占地面积更小，干扰更低的变流器。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种一体化变流器，节省安装空间，降低干扰。其具体方案如下：

一种一体化变流器，包括模块化骨架，所述模块化骨架包括两个相邻的辅助变流系统区域和牵引变流系统区域；

所述辅助变流系统区域和所述牵引变流系统区域分别位于两个独立的腔体内，两个腔体内均包括多个功能腔；

所述牵引变流系统区域中每个四象限模块与一个支撑电容前后紧贴式安装在所述模块化骨架的一个功能腔中，四象限模块与支撑电容通过设置在相应的功能腔上的叠层母排相连；

四象限模块均相邻，且设置在所述模块化骨架的同一层；

所述牵引变流系统区域中的中间回路电动隔离开关设置在与四象限模块相邻的一层，且所述中间回路电动隔离开关相对于全部四象限模块位于中部，以使中间回路电动隔离开关与各四象限模块的连接线路长度相等。

可选的，所述模块化骨架与所述牵引变流系统区域相邻的侧板的顶部开设有水冷系统的出水口，所述侧板的底部开设有所述水冷系统的入水口；

所述侧板设置有用于与所述一体化变流器内部设备连接的连接器；

所述侧板设置有所述一体化变流器的铭牌。

可选的，所述模块化骨架的顶部设置有用于吊装的吊环螺钉，所述模块化骨架的底部设置有用于固定在列车上的安装接口。可选的，所述辅助变流系统区域设置有变压器、DC-DC模块、DC-AC模块和三相水冷电抗器；

所述牵引变流系统区域设置有辅助变流系统与牵引变流系统共用的控制子系统、斩波模块、充电电阻组件、短接接触器组件、谐振电容、叠层母排、高压连接端子、斩波电阻、撬棒模块、所述中间回路电动隔离开关、高压检测装置、所述辅助变流系统与所述牵引变流系统共用的内循环子系统和撬棒模块。

可选的，所述辅助变流系统区域设置在所述模块骨架的旁侧，通过隔板与所述牵引变流系统区域隔开，所述辅助变流系统区域在所述模块骨架纵向布置，利用支撑架将所述辅助变流系统区域分割为4个功能腔；

4个功能腔从上至下分别安装有所述变压器、所述DC-DC模块、所述DC-AC模块和所述三相水冷电抗器。

可选的，所述牵引变流系统区域包括由3根竖梁和7个支架划分出11个功能腔；

与所述辅助变流系统区域相邻的两个功能腔中上方的功能腔安装有所述控制子系统，下方的功能腔安装有所述斩波模块、所述充电电阻组件和所述短接接触器组件；

其余9个功能腔形成九宫格结构，底部的三个功能腔均设置有谐振电容、叠层母排和高压连接端子，中间的三个功能腔均设置有四象限模块、支撑电容和逆变模块，顶部的相邻所述模块骨架外侧的功能腔设置有所述斩波电阻和所述撬棒模块，顶部的中间的功能腔设置有所述中间回路电动隔离开关和所述高压检测装置，顶部的另一功能腔设置有所述内循环子系统和所述撬棒模块。

可选的，所述模块化骨架的背面还设置有5个后门，分别纵向与辅助变流系统区域和牵引变流系统区域对应，包括与牵引变流系统区域的九宫格区域的纵向方向对应的三个后门、与控制子系统、斩波模块和短接接触器组件所在的功能腔对应的第一后门和与辅助变流系统区域对应的第二后门。

可选的，所述模块化骨架的正面设置有多个前门，每个前门通过安全门联锁装置锁定；

所述安全门联锁装置，用于当列车降下受电弓且主回路安全接地时才能解锁。

可选的，所述模块化骨架的正面设置有与所述高压检测装置和所述高压检测装置下方的四象限模块所在的功能腔对应的第一前门、与所述中间回路电动隔离开关对应的第二前门、与第二前门的下方设置有与四象限模块对应的第三前门、与所述内循环子系统和所述内循环子系统下方的四象限模块所在的功能腔对应的第四前门、与所述控制子系统和所述控制子系统下方的所述斩波模块所在的功能腔对应的第五前门、与所述辅助变流系统区域的所述变压器和所述DC-DC模块所在的功能腔对应的第六前门。

可选的，所述第一前门、所述第三前门、所述第四前门和所述第五前门均设置有用于观察高压显示灯状态的观察窗。

本实用新型中，一体化变流器，包括模块化骨架，模块化骨架包括两个相邻的辅助变流系统区域和牵引变流系统区域；辅助变流系统区域和牵引变流系统区域分别位于两个独立的腔体内，两个腔体内均包括多个功能腔；牵引变流系统区域中每个四象限模块与一个支撑电容前后紧贴式安装在模块化骨架的一个功能腔中，四象限模块与支撑电容通过设置在相应的功能腔上的叠层母排相连；四象限模块均相邻，且设置在模块化骨架的同一层；牵引变流系统区域中的中间回路电动隔离开关设置在与四象限模块相邻的一层，且中间回路电动隔离开关相对于全部四象限模块位于中部，以使中间回路电动隔离开关与各四象限模块的连接线路长度相等。

本实用新型在同一模块化骨架中将辅助变流系统与牵引变流系统划分为两个相邻的辅助变流系统区域和牵引变流系统区域，分别设置在两个独立的腔体中，实现有效的隔离，避免了辅助变流系统与牵引变流系统之间的干扰，同时四象限模块与支撑电容紧贴式安装，节省安装空间，且四象限模块与支撑电容通过叠层母排连接，精简了线路布局，减少了线路杂散电感对变流器的中间电压的影响，同时，中间回路电动隔离开关设置在相对于全部四象限模块位于中部的位置，以使中间回路电动隔离开关与各四象限模块的连接线路长度相等，从而提升各线路的均流性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器隐藏正面柜门的正视图；

图3为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器隐藏背面柜门的后视图；

图4为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器模块化骨架结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器右视图；

图6为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器正视图；

图7为本实用新型实施例公开的一种一体化变流器后视图；

其中，模块化骨架-1，第一前门-2，第二前门-3，第三前门-4，第四前门-5，第五前门-6，安全门联锁装置-7，后门-8，第一后门-9，第二后门-10，铭牌-11，水冷系统-12，连接器-13，变压器-14，DC-DC模块-15，控制子系统-16，斩波模块-17，内循环子系统-18，撬棒模块-19，中间回路电动隔离开关-20，高压检测装置-21，斩波电阻-22，DC-AC模块-23，充电电阻组件-24，短接接触器组件-25，四象限模块-26，逆变模块-27，高压连接端子-28，支撑电容-29，叠层母排-30，辅助变流系统区域-31，牵引变流系统区域-32，谐振电容-33，功能腔-34，三相水冷电抗器-35，第六前门-36。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种一体化变流器，参见图1所示，包括模块化骨架1，模块化骨架1包括两个相邻的辅助变流系统区域31和牵引变流系统区域32；

辅助变流系统区域31和牵引变流系统区域32分别位于两个独立的腔体内，两个腔体内均包括多个功能腔34；

牵引变流系统区域32中每个四象限模块26与一个支撑电容29前后紧贴式安装在模块化骨架1的一个功能腔34中，四象限模块26与支撑电容29通过设置在相应的功能腔34上的叠层母排30相连；

四象限模块26均相邻，且设置在模块化骨架1的同一层；

牵引变流系统区域32中的中间回路电动隔离开关20设置在与四象限模块26相邻的一层，且中间回路电动隔离开关20相对于全部四象限模块26位于中部，以使中间回路电动隔离开关20与各四象限模块26的连接线路长度相等。

具体的，为避免辅助变流系统与牵引变流系统在运行时相互干扰，同时，也为了检修方便，在模块化骨架1中将辅助变流系统与牵引变流系统分为两个相邻的辅助变流系统区域31和牵引变流系统区域32，分别位于两个独立的腔体内，两个独立的腔体内分别放置辅助变流系统与牵引变流系统各自对应的设备，避免干扰，便于维修。

其中，牵引变流系统区域32中设置有多个四象限模块26和支撑电容29，每个四象限模块26与一个支撑电容29对应形成一组，四象限模块26与对应的支撑电容29紧贴式安装，一前一后，支撑电容29可以安装在四象限模块26的背部，缩减了所占据的安装空间，且在安装每组四象限模块26和支撑电容29的功能腔34中安装有叠层母排30，同一功能腔34的每组四象限模块26和支撑电容29通过功能腔34内的叠层母排30相连，简化了线路布置，减少了了线路杂散电感对变流器中间电压的影响。

其中，叠层母排30是一种将正极母排和负极母排用绝缘材料隔离且使两者之间的距离尽可能小以达到降低母排电感的特殊的电路连接母排。

具体的，牵引变流系统区域32中可以包括多个四象限模块26，中间回路电动隔离开关20需要与各四象限模块26连接，为提升线路的均流行，使中间回路电动隔离开关20与各四象限模块26的连接线路长度相等，为此，需要将中间回路电动隔离开关20相对于全部四象限模块26位于中部，例如，全部四象限模块26均相邻的设在一层，中间回路电动隔离开关20可以安装在全部四象限模块26的上一层，并处于全部四象限模块26中间位置，以中间回路电动隔离开关20与各四象限模块26的连接线路长度相等。

可见，本实用新型实施例在同一模块化骨架1中将辅助变流系统与牵引变流系统划分为两个相邻的辅助变流系统区域31和牵引变流系统区域32，分别设置在两个独立的腔体中，实现有效的隔离，避免了辅助变流系统与牵引变流系统之间的干扰，同时四象限模块26与支撑电容29紧贴式安装，节省安装空间，且四象限模块26与支撑电容29通过叠层母排30连接，精简了线路布局，减少了线路杂散电感对变流器的中间电压的影响，同时，中间回路电动隔离开关20设置在相对于全部四象限模块26位于中部的位置，以使中间回路电动隔离开关20与各四象限模块26的连接线路长度相等，从而提升各线路的均流性。

本实用新型实施例公开了一种具体的一体化变流器，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图2至图4所示，具体的：

具体的，上述辅助变流系统区域31内可以设置有变压器14、DC-DC模块15、DC-AC模块23和三相水冷电抗器35；

牵引变流系统区域32设置有辅助变流系统与牵引变流系统共用的控制子系统16、斩波模块17、充电电阻组件24、短接接触器组件25、谐振电容33、叠层母排30、高压连接端子28、斩波电阻22、撬棒模块19、中间回路电动隔离开关20、高压检测装置21、辅助变流系统与牵引变流系统共用的内循环子系统18和撬棒模块19。

需要说明的是，上述器件中可能不仅存在一个，而是存在多个，在此不一一列举，器件数量可以根据实际应用需求进行设定，在此不做限定。

其中，辅助变流系统区域31设置在模块骨架的旁侧，例如，以变流器的正视图为准，辅助变流系统区域31可以设置在变流器的模块骨架的左侧，辅助变流系统区域31通过隔板与牵引变流系统区域32隔开，辅助变流系统区域31在模块骨架纵向布置，利用支撑架将辅助变流系统区域31分割为4个功能腔34；4个功能腔34从上至下分别安装有变压器14、DC-DC模块15、DC-AC模块23和三相水冷电抗器35。

其中，牵引变流系统区域32可以包括由3根竖梁和7个支架划分出11个功能腔34。

具体的，与辅助变流系统区域31相邻的两个功能腔34中上方的功能腔34安装有控制子系统16，下方的功能腔34安装有斩波模块17、充电电阻组件24和短接接触器组件25。

具体的，其余9个功能腔34形成九宫格结构，底部的三个功能腔34均设置有谐振电容33、叠层母排30和高压连接端子28，中间的三个功能腔34均设置有四象限模块26、支撑电容29和逆变模块27，顶部的相邻模块骨架外侧的功能腔34设置有斩波电阻22和撬棒模块19，顶部的中间的功能腔34设置有中间回路电动隔离开关20和高压检测装置21，顶部的另一功能腔34设置有内循环子系统18和撬棒模块19。

需要说明的是，本实用新型实施例的一体化变流器的具体结构可以参考图2至图4所示，每个功能腔34内根据不同设备的安装要求，可以相应的增设支架或隔板等支撑物，其具体结构可以参考图4所示。

可以理解的是，本实用新型实施例的一体化变流器可以安装有水冷系统12，用于对整个变流器进行降温，其中，参见图5所示，模块化骨架1与牵引变流系统区域32相邻的侧板的顶部开设有水冷系统12的出水口，侧板的底部开设有水冷系统12的入水口；同时，侧板还设置有用于与一体化变流器内部各设备连接的连接器13，例如，外界维护设备可以通过连接器13与内部的控制子系统16连接；侧板还可以设置有一体化变流器的铭牌11。

具体的，铭牌11记录变流器相关参数以及出厂编号；水冷系统12包括进出主水管、支路水管、压力传感器和温度传感器，支路水管为柔性软管方便水路布置，支路水管与需要水冷的功率组件之间采用特殊的水路连接器13，可实现水路的快速连接和分断；连接器13用于变流器的控制电源、辅助电源、空车信号，外部传感器信号、网络信号的连接，通过连接器13的可方便且迅速的安装或拆除。

具体的，模块化骨架1的正面设置有多个前门，每个前门通过安全门联锁装置7锁定；安全门联锁装置7，用于当列车降下受电弓且主回路安全接地时才能解锁；当列车降下受电弓且主回路安全接地时，通过钥匙才能够解锁安全门联锁装置7，否则无法打开，提高了安全性。

其中，参见图6所示，模块化骨架1的正面设置有与高压检测装置21和高压检测装置21下方的四象限模块26所在的功能腔34对应的第一前门2、与中间回路电动隔离开关20对应的第二前门3、与第二前门3的下方设置有与四象限模块26对应的第三前门4、与内循环子系统18和内循环子系统18下方的四象限模块26所在的功能腔34对应的第四前门5、与控制子系统16和控制子系统16下方的斩波模块17所在的功能腔34对应的第五前门6、与辅助变流系统区域31的变压器14和DC-DC模块15所在的功能腔34对应的第六前门36。

具体的，第一前门2、第三前门4、第四前门5和第五前门6均设置有观察窗，用于观察高压显示灯状态。

可以理解的是，参见图7所示，模块化骨架1的背面还设置有5个后门，分别纵向与辅助变流系统区域31和牵引变流系统区域32对应，包括与牵引变流系统区域32的九宫格区域对应的三个后门8、与控制子系统16、斩波模块17和短接接触器组件25所在的功能腔34对应的第一后门9和与辅助变流系统区域31对应的第二后门10。

进一步的，牵引变流系统区域32即三重牵引电路，每一重牵引电路由预充电单元、四象限脉冲整流器、支撑电容和逆变器组成。三重牵引电路的中间环节通过隔离开关进行短接，公共部分为辅助变流器供电，并设置有二次滤波单元、斩波单元、硬撬棒模块和接地检测单元。

具体的，每台变流器可以安装一个控制子系统16(TCU)，通过MVB(MultifunctionVehicle Bus，多功能车辆总线)和以太网与机车控制系统进行信号交互，并完成相应的控制与保护功能。

其中，四象限模块26，即四象限整流器包括4元件相模块，模块采用并联驱动、内短接；逆变器采用6元件模块；斩波模块17与四象限模块26相同；模块化骨架1顶部有四个吊环螺钉的安装接口，用于变流器的吊装和运输，模块化骨架1底部有安装接口，用于变流器在车体上安装固定；模块化骨架1可以由铝合金等轻质材料通过铆接和焊接的方式构成，通过骨架的梁、板等结构将变流器分割成不同的功能腔34用于变流器的子部件和子系统的安装。

其中，模块化骨架的顶部设置有用于变流器的吊装和运输的吊环螺钉，模块化骨架的底部设置有用于固定在列车上的安装接口。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种一体化变流器，其特征在于，包括模块化骨架，所述模块化骨架包括两个相邻的辅助变流系统区域和牵引变流系统区域；

所述辅助变流系统区域和所述牵引变流系统区域分别位于两个独立的腔体内，两个腔体内均包括多个功能腔；

所述牵引变流系统区域中每个四象限模块与一个支撑电容前后紧贴式安装在所述模块化骨架的一个功能腔中，四象限模块与支撑电容通过设置在相应的功能腔上的叠层母排相连；

四象限模块均相邻，且设置在所述模块化骨架的同一层；

所述牵引变流系统区域中的中间回路电动隔离开关设置在与四象限模块相邻的一层，且所述中间回路电动隔离开关相对于全部四象限模块位于中部，以使中间回路电动隔离开关与各四象限模块的连接线路长度相等。

2.根据权利要求1所述的一体化变流器，其特征在于，所述模块化骨架与所述牵引变流系统区域相邻的侧板的顶部开设有水冷系统的出水口，所述侧板的底部开设有所述水冷系统的入水口；

所述侧板设置有用于与所述一体化变流器内部设备连接的连接器；

所述侧板设置有所述一体化变流器的铭牌。

3.根据权利要求1所述的一体化变流器，其特征在于，所述模块化骨架的顶部设置有用于吊装的吊环螺钉，所述模块化骨架的底部设置有用于固定在列车上的安装接口。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一体化变流器，其特征在于，所述辅助变流系统区域设置有变压器、DC-DC模块、DC-AC模块和三相水冷电抗器；

所述牵引变流系统区域设置有辅助变流系统与牵引变流系统共用的控制子系统、斩波模块、充电电阻组件、短接接触器组件、谐振电容、叠层母排、高压连接端子、斩波电阻、撬棒模块、所述中间回路电动隔离开关、高压检测装置、所述辅助变流系统与所述牵引变流系统共用的内循环子系统和撬棒模块。

5.根据权利要求4所述的一体化变流器，其特征在于，所述辅助变流系统区域设置在模块骨架的旁侧，通过隔板与所述牵引变流系统区域隔开，所述辅助变流系统区域在所述模块骨架纵向布置，利用支撑架将所述辅助变流系统区域分割为4个功能腔；

4个功能腔从上至下分别安装有所述变压器、所述DC-DC模块、所述DC-AC模块和所述三相水冷电抗器。

6.根据权利要求5所述的一体化变流器，其特征在于，所述牵引变流系统区域包括由3根竖梁和7个支架划分出11个功能腔；

与所述辅助变流系统区域相邻的两个功能腔中上方的功能腔安装有所述控制子系统，下方的功能腔安装有所述斩波模块、所述充电电阻组件和所述短接接触器组件；

其余9个功能腔形成九宫格结构，底部的三个功能腔均设置有谐振电容、叠层母排和高压连接端子，中间的三个功能腔均设置有四象限模块、支撑电容和逆变模块，顶部的相邻所述模块骨架外侧的功能腔设置有所述斩波电阻和所述撬棒模块，顶部的中间的功能腔设置有所述中间回路电动隔离开关和所述高压检测装置，顶部的另一功能腔设置有所述内循环子系统和所述撬棒模块。

7.根据权利要求6所述的一体化变流器，其特征在于，所述模块化骨架的背面还设置有5个后门，分别纵向与辅助变流系统区域和牵引变流系统区域对应，包括与牵引变流系统区域的九宫格区域的纵向方向对应的三个后门、与控制子系统、斩波模块和短接接触器组件所在的功能腔对应的第一后门和与辅助变流系统区域对应的第二后门。

8.根据权利要求6所述的一体化变流器，其特征在于，所述模块化骨架的正面设置有多个前门，每个前门通过安全门联锁装置锁定；

所述安全门联锁装置，用于当列车降下受电弓且主回路安全接地时才能解锁。

9.根据权利要求8所述的一体化变流器，其特征在于，所述模块化骨架的正面设置有与所述高压检测装置和所述高压检测装置下方的四象限模块所在的功能腔对应的第一前门、与所述中间回路电动隔离开关对应的第二前门、与第二前门的下方设置有与四象限模块对应的第三前门、与所述内循环子系统和所述内循环子系统下方的四象限模块所在的功能腔对应的第四前门、与所述控制子系统和所述控制子系统下方的所述斩波模块所在的功能腔对应的第五前门、与所述辅助变流系统区域的所述变压器和所述DC-DC模块所在的功能腔对应的第六前门。

10.根据权利要求9所述的一体化变流器，其特征在于，所述第一前门、所述第三前门、所述第四前门和所述第五前门均设置有用于观察高压显示灯状态的观察窗。