CN106410927B - 一种用于轨道交通的充电变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于轨道交通的充电变流器，包括变流器柜体，柜体内设有风机、控制电路模块和依次电气连接的输入电路模块、整流斩波模块、滤波电感模块、机侧接触器模块、隔离开关模块、输出电路模块；风机、整流斩波模块、滤波电感模块从上至下依次设于柜体内的左侧，柜体的下方开设有一个以上的第一通风口用于和风机配合形成上下对流的散热风路以对整流斩波模块和滤波电感模块进行散热，机侧接触器模块设置于整流斩波模块的后方；控制电路模块和输入电路模块从上至下设于柜体内的右侧，隔离开关模块和输出电路模块呈上下设置且共同设置于输入电路模块的后方。本发明具有结构紧凑、散热效果好、维护性高、噪音低、电磁兼容性好的优点。

Description

一种用于轨道交通的充电变流器
技术领域
本发明主要涉及到轨道交通设备领域，具体涉及一种用于轨道交通的充电变流器。
背景技术
现代电车包括有轨电车和无轨电车两种，两种现代电车均因为具有良好的绿色环保、载客量大费用低、城市环境良好融合性得到国内众多城市的认可。出于城市美观及建设成本考虑，充电装置应噪音低、占地面积小、维护使用方便。而目前的充电变流器占地面积约4.5㎡，对安装空间提出了较大的需求，随着技术的发展和业主的要求，目前整个充电变流器的发展方向为2㎡。这就要求充电变流器更为紧凑。现有技术的充电变流器存在以下技术问题：
（1）现有技术的充电装置主要完成整流调压功能，然后与隔离开关柜拼接，完成整体功能。方案采用两个功能不同的柜体拼接而成，造成额外的柜间连线同时两柜联接后在整体宽度方向较大，而深度方向利用少，整体布局不紧凑占地面积大。
（2）现有技术的充电装置分为充电区和隔离区，主要由电抗器、隔离开关、控制单元、整流模块、斩波模块、风机、接触器构成。其整体设计融合性不好、整体布局不紧凑占地面积大，充电区整流模块、斩波模块前后上下布置，流阻大，热累加明显、散热效果不好且需要多台风机并联噪音大。同时，该方案同类型器件布局不集中，维护及对外接线区域分散，安装维护操作不便。
（3）现有技术的充电装置未充分考虑散热***设计，风道设计不科学，不能带走主要功率器件的损耗，同时流阻大、噪音大。
（4）现有技术的充电装置变流器未充分考虑***的电磁兼容，没有按照各电压等级的高低及器件干扰（受干扰）敏感性进行整体布局；同时变流器对外接口设计不集中，柜内联接复杂，安装维护操作不便。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑、散热效果好、维护性高、噪音低、电磁兼容性好的用于轨道交通的充电变流器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于轨道交通的充电变流器，包括变流器柜体，所述柜体内设有风机、控制电路模块和依次电气连接的输入电路模块、整流斩波模块、滤波电感模块、机侧接触器模块、隔离开关模块、输出电路模块；所述风机、整流斩波模块、滤波电感模块从上至下依次设于柜体内的左侧，所述柜体的下方开设有一个以上的第一通风口用于和风机配合形成上下对流的散热风路以对整流斩波模块和滤波电感模块进行散热，所述机侧接触器模块设置于整流斩波模块的后方；所述控制电路模块和输入电路模块从上至下设于柜体内的右侧，所述隔离开关模块和输出电路模块呈上下设置且共同设置于输入电路模块的后方。
作为本发明的进一步改进，所述整流斩波模块集成了两个整流子模块和两个斩波子模块，四个所述子模块的外形和接口均相同、且四个子模块水平并列布置以形成低流阻气路，所述整流斩波模块的上方设有连接母排组件用于使四个子模块相连接。
作为本发明的进一步改进，所述柜体内左侧上方设有用于安装风机的风机腔室，所述风机腔室于柜体的顶部开设有与外界连通的第二通风口，所述风机腔室的底部还开设有朝向整流斩波模块的第三通风口，所述第三通风口与整流斩波模块之间设有风道板组件用于使风机腔室与整流斩波模块之间形成相连通的独立散热风道，所述连接母排组件置于独立散热风道内。
作为本发明的进一步改进，所述柜体内右侧上方设有密封腔室，所述控制电路模块设于密封腔室内以形成电气隔离，所述控制电路模块包括继电器、微型断路器。
作为本发明的进一步改进，所述机侧接触器模块、隔离开关模块和输出电路模块均为两路连接电路以分别用于上行电车充电和下行电车充电。
作为本发明的进一步改进，所述柜体对应左侧的风机、整流斩波模块和滤波电感模块处设有第一双开柜门，所述柜体对应右侧的输入电路模块处设有第二双开柜门，所述第二双开柜门的上方对应控制电路模块处设有第三双开柜门。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明的用于轨道交通的充电变流器，打破了传统按照充电、隔离大功能区进行设计的局限，采用散热需求来结构划分，将散热量小的控制电路模块、输入电路模块、隔离开关模块和输出电路模块设于柜体内的右侧；同时将散热量大的整流斩波模块、滤波电感模块从上至下依次设于柜体内的左侧，风机和第一通风口配合在左侧形成上下对流的散热风路能够对整流斩波模块和滤波电感模块进行直接散热，上下对流的方式使得空气流阻小、噪音低，空气热交换直接、快速，散热效果极佳。
（2）本发明的用于轨道交通的充电变流器，在打破传统按照充电、隔离大功能区进行设计的前提下，进一步采用按电路拓扑关系进行总体设计布局，具备完整的充电装置所需的变流、隔离、控制、保护等功能；整流斩波模块、滤波电感模块上下设置，竖向集成；并且在上述左右分区的前提下，同时在柜深方向分为前后两层布置元器件，即：将机侧接触器模块设置于整流斩波模块的后方，将隔离开关模块和输出电路模块共同设置于输入电路模块的后方。这样的设置使得本发明的充电变流器设备布局紧凑合理，真正实现一体化整体设计，同时使得主电路与控制单元、控制电路、辅助电路分离布置，电磁兼容好，并且使得二次器件操作时操作人员安全得到有效保证且不会影响主电路的正常运行，便于安装维护作业的开展。
（3）本发明的用于轨道交通的充电变流器，将输入电路模块、输出电路模块前后设置在柜体的右侧，使得变流器的进出线采取集中在柜体右侧且为下进下出的方式，接线维护方便。柜体左侧为变流器内部连接区域。整流斩波模块底部与滤波电感模块有电气连线空间；滤波电感模块、机侧接触器模块、隔离开关模块、输出电路模块均有电气连线空间。
（4）本发明的用于轨道交通的充电变流器，通过设置风道板组件，进一步形成了专用风道，简化了散热风道设计难度，使得散热冷风不会在柜内乱窜，保证气流只从整流斩波模块通过，这种设计简单紧凑，进一步提高了散热效率，使得散热性能更好、噪音更低。
（5）本发明的用于轨道交通的充电变流器，控制电路模块设于密封腔室内以形成电气隔离，同时便于二次器件操作。并且本发明将机侧接触器模块、隔离开关模块和输出电路模块均为两路连接电路以分别用于上行电车充电和下行电车充电。
附图说明
图1是充电装置***原理图。
图2是本发明用于轨道交通的充电变流器的立体结构原理示意图。
图3是本发明的用于轨道交通的充电变流器的柜内正视结构原理示意图。
图4是本发明的用于轨道交通的充电变流器的柜内后视结构原理示意图。
图5是本发明的用于轨道交通的充电变流器的柜内侧视结构原理示意图。
图例说明：
1、柜体；11、第一通风口；12、风机腔室；13、第二通风口；14、第三通风口；2、控制电路模块；3、输入电路模块；4、整流斩波模块；41、整流子模块；42、斩波子模块；5、滤波电感模块；6、机侧接触器模块；7、隔离开关模块；8、输出电路模块；9、风机；10、连接母排组件；15、风道板组件；16、独立散热风道；17、密封腔室；18、第一双开柜门；19、第二双开柜门； 20、第三双开柜门。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图5所示，本发明提供一种用于轨道交通的充电变流器，包括变流器柜体1，柜体1内设有风机9、控制电路模块2和依次电气连接的输入电路模块3、整流斩波模块4、滤波电感模块5、机侧接触器模块6、隔离开关模块7、输出电路模块8；风机9、整流斩波模块4、滤波电感模块5从上至下依次设于柜体1内的左侧，柜体1的下方开设有一个以上的第一通风口11用于和风机9配合形成上下对流的散热风路以对整流斩波模块4和滤波电感模块5进行散热，机侧接触器模块6设置于整流斩波模块4的后方；控制电路模块2和输入电路模块3从上至下设于柜体1内的右侧，隔离开关模块7和输出电路模块8呈上下设置且共同设置于输入电路模块3的后方。
图1为充电装置***原理图，与本发明的充电变流器有关的设备为城市电网、降压变压器、车辆充电架，其功能如下：城市电网用于提供10Kv或35Kv高压电源。降压变压器用于实现交流电网与充电变流器输入之间的电压转换，为充电变流器提供合适的电压源。车辆充电架用于将充电变流器输出的电源通过充电电网为电车充电，充电变流器通过检测充电电网的电压判断电车是否就位。经降压变压器变压后的电源经输入电路模块3后引至整流斩波模块4，再接入滤波电感模块5，经滤波电感模块5滤波之后的直流电接入机侧接触器模块6，再经电缆及母排走线接入隔离开关模块7，最后经过输出电路模块8引至充电架，使得本发明的充电变流器具备完整的充电装置所需的变流、隔离、控制、保护等全部功能。
通过以上特殊的科学设计，使得本发明的充电变流器具有如下优点：一是打破了传统按照充电、隔离大功能区进行设计的局限，采用散热需求来结构划分，将散热量小的控制电路模块2、输入电路模块3、隔离开关模块7和输出电路模块8设于柜体1内的右侧；同时将散热量大的整流斩波模块4、滤波电感模块5从上至下依次设于柜体1内的左侧，并在左侧上下分别设置风机9和第一通风口11（第一通风口11可以设置在左侧柜门底部或/和柜底板上，风机9可以为抽风机或者吹风机），风机9和第一通风口11配合在左侧形成上下对流的散热风路能够对整流斩波模块4和滤波电感模块5进行直接散热（如图中箭头方向），上下对流的方式使得空气流阻小、噪音低，空气热交换直接、快速，散热效果极佳。
二是在打破传统按照充电、隔离大功能区进行设计的前提下，进一步采用按电路拓扑关系进行总体设计布局，具备完整的充电装置所需的变流、隔离、控制、保护等功能；整流斩波模块4、滤波电感模块5上下设置，竖向集成；并且在上述左右分区的前提下，同时在柜深方向分为前后两层布置元器件，即：将机侧接触器模块6设置于整流斩波模块4的后方，将隔离开关模块7和输出电路模块8共同设置于输入电路模块3的后方。这样的设置使得本发明的充电变流器设备布局紧凑合理，真正实现一体化整体设计，同时使得主电路与控制单元、控制电路、辅助电路分离布置，电磁兼容好，并且使得二次器件操作时操作人员安全得到有效保证且不会影响主电路的正常运行，便于安装维护作业的开展。
三是将输入电路模块3、输出电路模块8前后设置在柜体1的右侧，使得变流器的进出线采取集中在柜体1右侧且为下进下出的方式，接线维护方便。柜体1左侧为变流器内部连接区域。整流斩波模块4底部与滤波电感模块5有电气连线空间；滤波电感模块5、机侧接触器模块6、隔离开关模块7、输出电路模块8均有电气连线空间。
如图3所示，进一步，在较佳实施例中，整流斩波模块4集成了两个整流子模块41和两个斩波子模块42，四个子模块的外形和接口均相同、且四个子模块水平并列布置以形成低流阻气路，整流斩波模块4的上方设有连接母排组件10用于使四个子模块相连接。本发明将整流斩波模块4集成式设计，这种水平并列布置不同于现有的上下左右的分开设置形式，两个整流子模块41和两个斩波子模块42排布顺序从左至右可为2整流+2斩波、整流+2斩波+整流、斩波+2整流+斩波、2斩波+2整流，这使得结构更加紧凑，同时使得整流斩波模块4形成了低流阻气路，散热效果更佳，噪音更小。
如图2至图5所示，进一步，在较佳实施例中，柜体1内左侧上方设有用于安装风机9的风机腔室12，风机腔室12于柜体1的顶部开设有与外界连通的第二通风口13，通过设置专门的风机腔室12，能对风机9的的噪音进行隔音降噪。同时，风机腔室12的底部还开设有朝向整流斩波模块4的第三通风口14，第三通风口14与整流斩波模块4之间设有风道板组件15用于使风机腔室12与整流斩波模块4之间形成相连通的独立散热风道16，连接母排组件10置于独立散热风道16内。通过这样的特殊设计，进一步形成了专用风道，简化了散热风道设计难度，使得散热冷风不会在柜内乱窜，保证气流只从整流斩波模块4通过（如图中箭头方向），这种设计简单紧凑，进一步提高了散热效率，使得散热性能更好、噪音更低。
如图2、图3所示，进一步，在较佳实施例中，柜体1内右侧上方设有密封腔室17，控制电路模块2设于密封腔室17内以形成电气隔离，控制电路模块2包括继电器、微型断路器。密封腔室17独立位于柜体1右上角，使得控制电路模块2具有良好电气隔离，同时便于二次器件操作。
如图4所示，进一步，在较佳实施例中，机侧接触器模块6、隔离开关模块7和输出电路模块8均为两路连接电路以分别用于上行电车充电和下行电车充电。
如图2所示，进一步，在较佳实施例中，柜体1对应左侧的风机9、整流斩波模块4和滤波电感模块5处设有第一双开柜门18，柜体1对应右侧的输入电路模块3处设有第二双开柜门19，第二双开柜门19的上方对应控制电路模块2处设有第三双开柜门20。通过这样的设置，便于安装维护时根据需要打开相对应的柜门即可，方便操作，并对其他内部电气设备形成保护。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于轨道交通的充电变流器，包括变流器柜体（1），其特征在于，所述柜体（1）内设有风机（9）、控制电路模块（2）和依次电气连接的输入电路模块（3）、整流斩波模块（4）、滤波电感模块（5）、机侧接触器模块（6）、隔离开关模块（7）、输出电路模块（8）；所述风机（9）、整流斩波模块（4）、滤波电感模块（5）从上至下依次设于柜体（1）内的左侧，所述柜体（1）的下方开设有一个以上的第一通风口（11）用于和风机（9）配合形成上下对流的散热风路以对整流斩波模块（4）和滤波电感模块（5）进行散热，所述机侧接触器模块（6）设置于整流斩波模块（4）的后方；所述控制电路模块（2）和输入电路模块（3）从上至下设于柜体（1）内的右侧，所述隔离开关模块（7）和输出电路模块（8）呈上下设置且共同设置于输入电路模块（3）的后方；所述柜体（1）内左侧上方设有用于安装风机（9）的风机腔室（12），所述风机腔室（12）于柜体（1）的顶部开设有与外界连通的第二通风口（13），所述风机腔室（12）的底部还开设有朝向整流斩波模块（4）的第三通风口（14），所述第三通风口（14）与整流斩波模块（4）之间设有风道板组件（15）用于使风机腔室（12）与整流斩波模块（4）之间形成相连通的独立散热风道（16）。
2.根据权利要求1所述的用于轨道交通的充电变流器，其特征在于，所述整流斩波模块（4）集成了两个整流子模块（41）和两个斩波子模块（42），四个所述子模块的外形和接口均相同、且四个子模块水平并列布置以形成低流阻气路，所述整流斩波模块（4）的上方设有连接母排组件（10）用于使四个子模块相连接。
3.根据权利要求2所述的用于轨道交通的充电变流器，其特征在于，所述连接母排组件（10）置于独立散热风道（16）内。
4.根据权利要求1所述的用于轨道交通的充电变流器，其特征在于，所述柜体（1）内右侧上方设有密封腔室（17），所述控制电路模块（2）设于密封腔室（17）内以形成电气隔离，所述控制电路模块（2）包括继电器、微型断路器。
5.根据权利要求1所述的用于轨道交通的充电变流器，其特征在于，所述机侧接触器模块（6）、隔离开关模块（7）和输出电路模块（8）均为两路连接电路以分别用于上行电车充电和下行电车充电。
6.根据权利要求1所述的用于轨道交通的充电变流器，其特征在于，所述柜体（1）对应左侧的风机（9）、整流斩波模块（4）和滤波电感模块（5）处设有第一双开柜门（18），所述柜体（1）对应右侧的输入电路模块（3）处设有第二双开柜门（19），所述第二双开柜门（19）的上方对应控制电路模块（2）处设有第三双开柜门（20）。
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