CN105375741B - 开关柜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关柜，该开关柜具有柜架、第一和第二电流转换装置以及电连接夹紧装置，其中，第一电流转换装置具有第一直流电压正电位联接元件和第一直流电压负电位联接元件，其中，第二电流转换装置具有第二直流电压正电位联接元件和第二直流电压负电位联接元件，其中，连接夹紧装置具有导电的第一夹紧元件、布置成与第一夹紧元件电绝缘的导电的第二夹紧元件以及压力产生装置，该压力产生装置被构造成用于产生将第二夹紧元件朝着第一夹紧元件的方向挤压的压力，其中，第一夹紧元件经由不导电的绝缘体与柜架电绝缘地与柜架机械地连接。本发明还涉及一种带电流转换装置的开关柜，在该开关柜中，可以快速且简单地更换电流转换装置。

Description

开关柜
技术领域
本发明涉及一种开关柜。
背景技术
电流转换装置，例如逆变器、整流器或变流器，通常被安装在开关柜中。在此，导引直流电压的直流电压电位联接元件必须经常在开关柜中相互导电地连接，直流电压被电流转换装置例如逆变成交流电压。电流转换装置常常通过它们的直流电压电位联接元件与共同的中间电路电容器导电地连接。
如果在开关柜的其中一个电流转换装置中出现错误，那么必须更换开关柜的相关的出错的电流转换装置。在此，应当能快速且简单地进行更换。
由EP 1 815 486 B1公开了一种在与电路连接的电容器组之间的连接***。
发明内容
本发明的任务是提供一种带电流转换装置的开关柜，在该开关柜中，电流转换装置能快速且简单地进行更换。
该任务通过如下开关柜来解决，该开关柜具有柜架并且具有布置在开关柜中的、被柜架承载的第一和第二电流转换装置，并且具有电连接夹紧装置，其中，第一电流转换装置具有第一功率半导体构件并且为了第一电流转换装置的电连接而具有第一直流电压正电位联接元件和第一直流电压负电位联接元件，其中，在第一直流电压正电位联接元件和第一直流电压负电位联接元件之间布置有不导电的第一绝缘元件，其中，第二电流转换装置具有第二功率半导体构件并且为了第二电流转换装置的电连接而具有第二直流电压正电位联接元件和第二直流电压负电位联接元件，其中，在第二直流电压正电位联接元件和第二直流电压负电位联接元件之间布置有不导电的第二绝缘元件，其中，连接夹紧装置具有导电的第一夹紧元件、布置成与第一夹紧元件电绝缘的导电的第二夹紧元件以及压力产生装置，该压力产生装置被构造成用于产生将第二夹紧元件朝着第一夹紧元件的方向挤压的压力，其中，压力产生装置将第二夹紧元件相对第一和第二直流电压正电位联接元件挤压，并且通过第一直流电压正电位联接元件和第一绝缘元件将第一直流电压负电位联接元件相对第一夹紧元件挤压，并且通过第二直流电压正电位联接元件和第二绝缘元件将第二直流电压负电位联接元件相对第一夹紧元件挤压，其中，第一夹紧元件经由不导电的绝缘体与柜架电绝缘地与柜架机械地连接。
在下文中，对本发明的有利的设计方案进行描述。
被证实有利的是，第一电流转换装置具有第一直流电压汇流排，该第一直流电压汇流排具有导电的第一板材元件和布置成与第一板材元件电绝缘地的导电的第二板材元件，其中，第一直流电压正电位联接元件与第一直流电压汇流排的第一板材元件一体地构造，并且第一直流电压负电位联接元件与第一直流电压汇流排的第二板材元件一体地构造，其中，第二电流转换装置具有第二直流电压汇流排，该第二直流电压汇流排具有导电的第一板材元件和布置成与第一板材元件电绝缘的导电的第二板材元件，其中，第二直流电压正电位联接元件与第二直流电压汇流排的第一板材元件一体地构造，并且第二直流电压负电位联接元件与第二直流电压汇流排的第二板材元件一体地构造。由此，实现了直流电压电位联接元件的特别简单和紧凑的构造。
此外，被证实有利的是，第一夹紧元件经由不导电的绝缘体与柜架电绝缘地通过如下方式与柜架机械地连接：第一夹紧元件借助一个螺纹连接部与绝缘体连接，并且绝缘体借助另一螺纹连接部与柜架连接。由此，以特别简单的方式实现了第一夹紧元件与柜架的电绝缘的机械连接。
此外，被证实有利的是，用于产生压力的压力产生装置具有第一螺栓，该第一螺栓将第一和第二夹紧元件彼此机械地连接，其中，第一螺栓布置成与第一或第二夹紧元件电绝缘。由此，提供了以特别简单的方式构造的压力产生装置。
在此，被证实有利的是，如果第一螺栓布置成与第一夹紧元件电绝缘，那么在第一螺栓和第一夹紧元件之间布置有配属于第一螺栓的不导电的绝缘空心体，第一螺栓延伸穿过该绝缘空心体，并且如果第一螺栓布置成与第二夹紧元件电绝缘，那么在第一螺栓和第二夹紧元件之间布置有配属于第一螺栓的不导电的绝缘空心体，第一螺栓延伸穿过该绝缘空心体。由此，以特别简单的方式实现了第一和第二夹紧元件彼此间电绝缘的布置。
此外，被证实有利的是，第一夹紧元件具有朝着第二夹紧元件的方向凸出的第一拱起，并且第二夹紧元件具有朝着第一夹紧元件的方向凸出的第二拱起。由此，实现了第一和第二夹紧元件与直流电压电位联接元件的可靠的电接触。
此外，被证实有利的是，第一和第二拱起在它们的表面上配设有槽纹。由此，实现了第一和第二夹紧元件与直流电压电位联接元件的特别可靠的电接触。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在下文中进行详细阐释。其中：
图1示出按本发明的开关柜的立体前视图；
图2示出装在开关柜中的电流转换装置的立体前视图；
图3示出第一和第二电流转换装置以及连接夹紧装置的一个立体前视图；
图4示出第一电流转换装置的第一直流电压汇流排和第二电流转换装置的第二直流电压汇流排的另一个立体前视图，它们利用连接夹紧装置彼此电接触；
图5示出连接夹紧装置和在开关柜中布置在连接夹紧装置附近的元件的侧视图；
图6示出连接夹紧装置和在开关柜中布置在连接夹紧装置附近的元件的剖视图；
图7示出连接夹紧装置的第一和第二夹紧元件的侧视图；以及
图8示出第一或第二电流转换装置的模块的电路图。
具体实施方式
在图1中示出了按本发明的开关柜1的立体前视图。开关柜1具有柜架2和布置在开关柜1中的第一、第二、第三及第四电流转换装置3a、3b、3c和3d。电流转换装置在本实施例的框架内被构造为逆变器，它们将直流电压逆变成三相交流电压。电流转换装置例如也可以构造为整流器或变流器或其他类型的电流转换器。第一、第二、第三及第四电流转换装置3a、3b、3c和3d由柜架2承载。在本实施例的框架内，柜架2具有柜框2a、与柜框2a连接的横梁2c(参看图2)以及与横梁2c连接的承载元件2b，它们承载第一、第二、第三及第四电流转换装置3a、3b、3c和3d，其中，为清楚起见，在图1中没有示出横梁2c并且在图2中仅示出第二电流转换装置3b。
在下文中借助第一和第二电流转换装置3a和3b来说明开关柜1的结构，尤其是电流转换装置和电流转换装置的直流电压电连接部的结构，其中，开关柜1的其余电流转换装置在本实施例的框架内以类似的方式构造且彼此电连接。按本发明的开关柜1至少具有第一和第二电流转换装置3a和3b。
在图3中示出了第一和第二电流转换装置3a和3b以及电连接夹紧装置16的一个立体前视图。在图4中示出了第一电流转换装置3a的第一直流电压汇流排6a和第二电流转换装置3b的第二直流电压汇流排6b以及连接夹紧装置16的另一个立体前视图，其中，第一和第二电流转换装置3a和3b的其余元件在图4中未示出。在图5中示出了连接夹紧装置16以及在开关柜1中布置在连接夹紧装置16附近的元件的侧视图，并且在图6中示出了连接夹紧装置16以及在开关柜1中布置在连接夹紧装置16附近的元件的剖视图。
在本实施例的框架内，第一电流转换装置3a具有多个布置在第一电流转换装置框5a中的第一模块4a，并且第二电流转换装置3b具有多个布置在第二电流转换装置框5b内的第二模块4b。第一模块4a分别具有第一功率半导体构件T1或D1，并且第二模块4b分别具有第二功率半导体元件T2或D2。图8例如示出了第一或第二模块4a或4b的电路图，该模块与第一和第二电流转换装置3a或3b的相应的直流电压电位联接元件DC1+、DC1-或DC2+、DC2-导电地连接。第一模块4a在输出侧分别具有第一交流电压电位联接元件AC1，并且第二模块4b在输出侧分别具有第二交流电压电位联接元件AC2。各模块的功率半导体构件在本实施例的框架内彼此电互连成半桥电路。在本实施例中，在此各三个并排布置在共同的电流转换装置框内的模块电并联。
在本发明中，各功率半导体构件优选分别以功率半导体下开关或功率二极管的形式存在。各功率半导体下开关优选以晶体管，例如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor金属氧化物半导体场效应晶体管)的形式存在。在本实施例的范围内，第一和第二功率半导体构件以IGBT和功率二极管的形式存在。
第一电流转换装置3a具有第一功率半导体构件T1和D1，并且为了第一电流转换装置3a的电连接而具有第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一直流电压负电位联接元件DC1-，其中，在第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一直流电压负电位联接元件DC1-之间布置有不导电的第一绝缘元件I1。通常，第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一直流电压负电位联接元件DC1-与第一功率半导体构件中的至少一个导电地连接。第二电流转换装置3b具有第二功率半导体构件T2和D2并且为了第二电流转换装置3b的电连接而具有第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二直流电压负电位联接元件DC2-，其中，在第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二直流电压负电位联接元件DC2-之间布置有不导电的第二绝缘元件I2。通常，第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二直流电压负电位联接元件DC2-与第二功率半导体构件中的至少一个导电地连接。
在开关柜1运行时，第一和第二直流电压正电位联接元件DC1+和DC2+具有正的电极性，而第一和第二直流电压负电位联接元件DC1-和DC2-具有负的电极性，其中，在第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一直流电压负电位联接元件DC1-之间以及在第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二直流电压负电位联接元件DC2-之间施加直流电压Ud。
在本实施例的框架内，第一电流转换装置3a具有第一直流电压汇流排6a，该第一直流电压汇流排具有导电的第一板材元件7a和布置成与第一板材元件7a电绝缘的导电的第二板材元件8a，其中，优选第一直流电压正电位联接元件DC1+与第一直流电压汇流排6a的第一板材元件7a一体地构造，并且优选第一直流电压负电位联接元件DC1-与第一直流电压汇流排6a的第二板材元件8a一体地构造。在第一直流电压汇流排6a的第一和第二板材元件7a和8a之间布置有不导电的第一绝缘层9a(例如塑料膜)。除了第一绝缘元件I1之外，第一绝缘层9a也可以布置在第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一直流电压负电位联接元件DC1-之间。
此外，在本实施例的框架内，第二电流转换装置3b具有第二直流电压汇流排6b，该第二直流电压汇流排具有导电的第一板材元件7b和布置成与第一板材元件7b电绝缘的导电的第二板材元件8b，其中，优选第二直流电压正电位联接元件DC2+与第二直流电压汇流排6b的第一板材元件7b一体地构造，并且优选第二直流电压负电位联接元件DC2-与第二直流电压汇流排6b的第二板材元件8b一体地构造。在第二直流电压汇流排6b的第一和第二板材元件7b和8b之间布置有不导电的第二绝缘层9b(例如塑料膜)。除了第二绝缘元件I2之外，第二绝缘层9b也可以布置在第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二直流电压负电位联接元件DC2-之间。
为了第一和第二直流电压正电位联接元件DC1+和DC2+彼此间的电连接以及第一和第二直流电压负电位联接元件DC1-和DC2-彼此间的电连接，开关柜1具有电连接夹紧装置16。连接夹紧装置16具有导电的第一夹紧元件10、布置成与第一夹紧元件10电绝缘的导电的第二夹紧元件11以及压力产生装置12，该压力产生装置被构造成用于产生将第二夹紧元件11朝着第一夹紧元件10的方向挤压的压力。压力产生装置12将第二夹紧元件11相对第一和第二直流电压正电位联接元件DC1+和DC2+挤压，并且通过第一直流电压正电位联接元件DC1+和第一绝缘元件I1将第一直流电压负电位联接元件DC1-相对第一夹紧元件10挤压，以及通过第二直流电压正电位联接元件DC2+和第二绝缘元件I2将第二直流电压负电位联接元件DC2-相对第一夹紧元件10挤压。由此，第一夹紧元件10与第一和第二直流电压负电位联接元件DC1-和DC2-电接触，并且第二夹紧元件11与第一和第二直流电压正电位联接元件DC1+和DC2+电接触。第一和第二夹紧元件10和11优选由铜构成。第一和第二夹紧元件10和11优选具有长条形的形状。
压力产生装置12优选为了产生压力而具有第一螺栓13，其将第一和第二夹紧元件10和11彼此机械连接，其中，第一螺栓13布置成与第一或第二夹紧元件10或11电绝缘。在本实施例中，第一螺栓13布置成与第二夹紧元件11电绝缘。要注意的是，在最简单的情形下也可以仅存在一个单独的第一螺栓13。
像在本实施例中那样，如果第一螺栓13布置成与第一夹紧元件10电绝缘，那么在第一螺栓13和第一夹紧元件10之间相应布置有配属于各个第一螺栓13的不导电的绝缘空心体14，各个第一螺栓13延伸穿过该绝缘空心体。如果第一螺栓13布置成与第二夹紧元件11电绝缘，那么在第一螺栓13和第二夹紧元件11之间相应布置有配属于各个第一螺栓13的不导电的绝缘空心体14，各个第一螺栓13延伸穿过该绝缘空心体。
第一夹紧元件10优选具有第一孔15并且第二夹紧元件11优选具有第二孔17，孔的孔壁配设有内螺纹30，其中，第一螺栓13延伸穿过第一孔15并且拧入内螺纹30中。要注意的是，如果仅存在一个单独的第一螺栓13，那么也可以仅存在一个单独的第一孔15和一个单独的内螺纹30。
第一夹紧元件10，如图7所示那样，优选具有朝着第二夹紧元件11的方向凸出的第一拱起20，并且第二夹紧元件11具有朝着第一夹紧元件10的方向凸出的第二拱起21。第一拱起20优选在其表面上配设有槽纹22，并且第二拱起21优选在其表面上配设有槽纹23。由此，实现了各个拱起与各个直流电压电位联接元件(DC1+、DC1-、DC2+、DC2-)的特别可靠的电接触。
按照本发明，第一夹紧元件10通过不导电的绝缘体19与柜架2电绝缘地与柜架2机械地连接。由此，第一或第二电流转换装置3a或3b可以快速且简单地进行更换，这是因在更换第一或第二电流转换装置3a或3b时，第一夹紧元件10保持与柜架2牢固连接，并且因此为了更换第一或第二电流转换装置3a或3b，就连接夹紧装置16而言，仅须移除第二夹紧元件11。有待更换的第一或第二电流转换装置3a或3b可以朝着开关柜1的正面的方向取出并且紧接着将新的电流转换装置布置在开关柜中被取出的电流转换装置的部位上。紧接着可以用简单的方式将新的电流转换装置与保留在开关柜1中的电流转换装置就它们的直流电压电位联接元件而言电连接，其方式是，再次安装第二夹紧元件11，并且使压力产生装置12朝着第一夹紧元件10的方向挤压第二夹紧元件11。
优选地，将第一夹紧元件10通过不导电的绝缘体19与架2电绝缘地与柜架2机械地连接，其方式是，将第一夹紧元件10借助一个螺纹连接部18与绝缘体19连接，并且将绝缘体19借助另一螺纹连接部24与柜架2连接(图6)。绝缘体19为此在本实施例的框架内在其面朝第一夹紧元件10的侧上具有第一内螺纹25，其中，穿过第一夹紧元件10的第二螺栓18′拧入第一内螺纹25中，并且绝缘体19在其面朝柜架2的绝缘体19与柜架2连接的部位的侧上具有第二内螺纹26，其中，穿过柜架2的第三螺栓24′拧入第二内螺纹26中。绝缘体19为了实现第一和第二内螺纹25和26而可以具有孔，配设有内螺纹的金属套筒置入这些孔中。为清楚起见，在图6中并未示出金属套筒。在本实施例的框架内，为了将第一夹紧元件紧固在柜架上，使用了两个绝缘体，其中，为此还可以使用多于两个的绝缘体或为此也可以仅使用一个单独的绝缘体。
在本实施例的框架中，绝缘体19的导致绝缘体19的电绝缘的部分由具有玻璃纤维的聚酯复合材料构成。

Claims (7)

1.一种开关柜，所述开关柜具有柜架(2)；并且具有布置在所述开关柜(1)中的、由所述柜架(2)承载的第一电流转换装置和第二电流转换装置(3a、3b)；并且具有电连接夹紧装置(16)，其中，所述第一电流转换装置(3a)具有第一功率半导体构件(T1、D1)并且为了所述第一电流转换装置(3a)的电连接而具有第一直流电压正电位联接元件(DC1+)和第一直流电压负电位联接元件(DC1-)，其中，在所述第一直流电压正电位联接元件(DC1+)和所述第一直流电压负电位联接元件(DC1-)之间布置有不导电的第一绝缘元件(I1)，其中，所述第二电流转换装置(3b)具有第二功率半导体构件(T2、D2)并且为了所述第二电流转换装置(3b)的电连接而具有第二直流电压正电位联接元件(DC2+)和第二直流电压负电位联接元件(DC2-)，其中，在所述第二直流电压正电位联接元件(DC2+)和所述第二直流电压负电位联接元件(DC2-)之间布置有不导电的第二绝缘元件(I2)，其中，所述电连接夹紧装置(16)具有导电的第一夹紧元件(10)、布置成与所述第一夹紧元件(10)电绝缘的导电的第二夹紧元件(11)以及压力产生装置(12)，所述压力产生装置被构造成用于产生将所述第二夹紧元件(11)朝着所述第一夹紧元件(10)的方向挤压的压力，其中，所述压力产生装置(12)将所述第二夹紧元件(11)相对所述第一直流电压正电位联接元件和所述第二直流电压正电位联接元件(DC1+、DC2+)挤压，并且通过所述第一直流电压正电位联接元件(DC1+)和所述第一绝缘元件(I1)将所述第一直流电压负电位联接元件(DC1-)相对所述第一夹紧元件(10)挤压，并且通过所述第二直流电压正电位联接元件(DC2+)和所述第二绝缘元件(I2)将所述第二直流电压负电位联接元件(DC2-)相对所述第一夹紧元件(10)挤压，其中，所述第一夹紧元件(10)经由不导电的绝缘体(19)电绝缘地与所述柜架(2)机械地连接。
2.按权利要求1所述的开关柜，其特征在于，所述第一电流转换装置(3a)具有第一直流电压汇流排(6a)，所述第一直流电压汇流排具有导电的第一板材元件7a和布置成与第一板材元件7a电绝缘的导电的第二板材元件8a，其中，所述第一直流电压正电位联接元件(DC1+)与所述第一直流电压汇流排(6a)的第一板材元件7a一体地构造，并且所述第一直流电压负电位联接元件(DC1-)与所述第一直流电压汇流排(6a)的第二板材元件8a一体地构造，其中，所述第二电流转换装置(3b)具有第二直流电压汇流排(6b)，所述第二直流电压汇流排具有导电的第一板材元件7b和布置成与第一板材元件7b电绝缘的导电的第二板材元件8b，其中，所述第二直流电压正电位联接元件(DC2+)与所述第二直流电压汇流排(6b)的第一板材元件7b一体地构造，并且所述第二直流电压负电位联接元件(DC2-)与所述第二直流电压汇流排(6b)的第二板材元件8b一体地构造。
3.按权利要求1或2所述的开关柜，其特征在于，所述第一夹紧元件(10)经由所述不导电的绝缘体(19)电绝缘地通过如下方式与所述柜架(2)机械地连接：所述第一夹紧元件(10)借助一个螺纹连接部(18)与所述绝缘体(19)连接，并且所述绝缘体(19)借助另一螺纹连接部(24)与所述柜架(2)连接。
4.按权利要求1或2所述的开关柜，其特征在于，所述压力产生装置(12)为了产生压力而具有第一螺栓(13)，所述第一螺栓将所述第一夹紧元件和所述第二夹紧元件(10、11)相互机械地连接，其中，所述第一螺栓(13)布置成与所述第一夹紧元件或所述第二夹紧元件(10、11)电绝缘。
5.按权利要求4所述的开关柜，其特征在于，如果所述第一螺栓(13)布置成与所述第一夹紧元件(10)电绝缘，那么在所述第一螺栓(13)和所述第一夹紧元件(10)之间布置有配属于所述第一螺栓(13)的、由所述第一螺栓(13)延伸穿过的不导电的绝缘空心体(14)，并且如果所述第一螺栓(13)布置成与所述第二夹紧元件(11)电绝缘，那么在所述第一螺栓(13)和所述第二夹紧元件(11)之间布置由配属于所述第一螺栓(13)的、由所述第一螺栓(13)延伸穿过的不导电的绝缘空心体(14)。
6.按权利要求1或2所述的开关柜，其特征在于，所述第一夹紧元件(10)具有朝着所述第二夹紧元件(11)的方向凸出的第一拱起(20)，并且所述第二夹紧元件(11)具有朝着所述第一夹紧元件(10)的方向凸出的第二拱起(21)。
7.按权利要求6所述的开关柜，其特征在于，所述第一拱起和所述第二拱起(20、21)在它们的表面上配设有槽纹(22、23)。
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