一種用于軌道交通的充電變流器的制作方法

本發明主要涉及到軌道交通設備領域，具體涉及一種用于軌道交通的充電變流器。

背景技術：

現代電車包括有軌電車和無軌電車兩種，兩種現代電車均因為具有良好的綠色環保、載客量大費用低、城市環境良好融合性得到國內眾多城市的認可。出于城市美觀及建設成本考慮，充電裝置應噪音低、占地面積小、維護使用方便。而目前的充電變流器占地面積約4.5㎡，對安裝空間提出了較大的需求，隨著技術的發展和業主的要求，目前整個充電變流器的發展方向為2㎡。這就要求充電變流器更為緊湊。現有技術的充電變流器存在以下技術問題：

（1）現有技術的充電裝置主要完成整流調壓功能，然后與隔離開關柜拼接，完成整體功能。方案采用兩個功能不同的柜體拼接而成，造成額外的柜間連線同時兩柜聯接后在整體寬度方向較大，而深度方向利用少，整體布局不緊湊占地面積大。

（2）現有技術的充電裝置分為充電區和隔離區，主要由電抗器、隔離開關、控制單元、整流模塊、斬波模塊、風機、接觸器構成。其整體設計融合性不好、整體布局不緊湊占地面積大，充電區整流模塊、斬波模塊前后上下布置，流阻大，熱累加明顯、散熱效果不好且需要多臺風機并聯噪音大。同時，該方案同類型器件布局不集中，維護及對外接線區域分散，安裝維護操作不便。

（3）現有技術的充電裝置未充分考慮散熱系統設計，風道設計不科學，不能帶走主要功率器件的損耗，同時流阻大、噪音大。

（4）現有技術的充電裝置變流器未充分考慮系統的電磁兼容，沒有按照各電壓等級的高低及器件干擾（受干擾）敏感性進行整體布局；同時變流器對外接口設計不集中，柜內聯接復雜，安裝維護操作不便。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題在于：針對現有技術存在的問題，提供一種結構緊湊、散熱效果好、維護性高、噪音低、電磁兼容性好的用于軌道交通的充電變流器。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種用于軌道交通的充電變流器，包括變流器柜體，所述柜體內設有風機、控制電路模塊和依次電氣連接的輸入電路模塊、整流斬波模塊、濾波電感模塊、機側接觸器模塊、隔離開關模塊、輸出電路模塊；所述風機、整流斬波模塊、濾波電感模塊從上至下依次設于柜體內的左側，所述柜體的下方開設有一個以上的第一通風口用于和風機配合形成上下對流的散熱風路以對整流斬波模塊和濾波電感模塊進行散熱，所述機側接觸器模塊設置于整流斬波模塊的后方；所述控制電路模塊和輸入電路模塊從上至下設于柜體內的右側，所述隔離開關模塊和輸出電路模塊呈上下設置且共同設置于輸入電路模塊的后方。

作為本發明的進一步改進，所述整流斬波模塊集成了兩個整流子模塊和兩個斬波子模塊，四個所述子模塊的外形和接口均相同、且四個子模塊水平并列布置以形成低流阻氣路，所述整流斬波模塊的上方設有連接母排組件用于使四個子模塊相連接。

作為本發明的進一步改進，所述柜體內左側上方設有用于安裝風機的風機腔室，所述風機腔室于柜體的頂部開設有與外界連通的第二通風口，所述風機腔室的底部還開設有朝向整流斬波模塊的第三通風口，所述第三通風口與整流斬波模塊之間設有風道板組件用于使風機腔室與整流斬波模塊之間形成相連通的獨立散熱風道，所述連接母排組件置于獨立散熱風道內。

作為本發明的進一步改進，所述柜體內右側上方設有密封腔室，所述控制電路模塊設于密封腔室內以形成電氣隔離，所述控制電路模塊包括繼電器、微型斷路器。

作為本發明的進一步改進，所述機側接觸器模塊、隔離開關模塊和輸出電路模塊均為兩路連接電路以分別用于上行電車充電和下行電車充電。

作為本發明的進一步改進，所述柜體對應左側的風機、整流斬波模塊和濾波電感模塊處設有第一雙開柜門，所述柜體對應右側的輸入電路模塊處設有第二雙開柜門，所述第二雙開柜門的上方對應控制電路模塊處設有第三雙開柜門。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

（1）本發明的用于軌道交通的充電變流器，打破了傳統按照充電、隔離大功能區進行設計的局限，采用散熱需求來結構劃分，將散熱量小的控制電路模塊、輸入電路模塊、隔離開關模塊和輸出電路模塊設于柜體內的右側；同時將散熱量大的整流斬波模塊、濾波電感模塊從上至下依次設于柜體內的左側，風機和第一通風口配合在左側形成上下對流的散熱風路能夠對整流斬波模塊和濾波電感模塊進行直接散熱，上下對流的方式使得空氣流阻小、噪音低，空氣熱交換直接、快速，散熱效果極佳。

（2）本發明的用于軌道交通的充電變流器，在打破傳統按照充電、隔離大功能區進行設計的前提下，進一步采用按電路拓撲關系進行總體設計布局，具備完整的充電裝置所需的變流、隔離、控制、保護等功能；整流斬波模塊、濾波電感模塊上下設置，豎向集成；并且在上述左右分區的前提下，同時在柜深方向分為前后兩層布置元器件，即：將機側接觸器模塊設置于整流斬波模塊的后方，將隔離開關模塊和輸出電路模塊共同設置于輸入電路模塊的后方。這樣的設置使得本發明的充電變流器設備布局緊湊合理，真正實現一體化整體設計，同時使得主電路與控制單元、控制電路、輔助電路分離布置，電磁兼容好，并且使得二次器件操作時操作人員安全得到有效保證且不會影響主電路的正常運行，便于安裝維護作業的開展。

（3）本發明的用于軌道交通的充電變流器，將輸入電路模塊、輸出電路模塊前后設置在柜體的右側，使得變流器的進出線采取集中在柜體右側且為下進下出的方式，接線維護方便。柜體左側為變流器內部連接區域。整流斬波模塊底部與濾波電感模塊有電氣連線空間；濾波電感模塊、機側接觸器模塊、隔離開關模塊、輸出電路模塊均有電氣連線空間。

（4）本發明的用于軌道交通的充電變流器，通過設置風道板組件，進一步形成了專用風道，簡化了散熱風道設計難度，使得散熱冷風不會在柜內亂竄，保證氣流只從整流斬波模塊通過，這種設計簡單緊湊，進一步提高了散熱效率，使得散熱性能更好、噪音更低。

（5）本發明的用于軌道交通的充電變流器，控制電路模塊設于密封腔室內以形成電氣隔離，同時便于二次器件操作。并且本發明將機側接觸器模塊、隔離開關模塊和輸出電路模塊均為兩路連接電路以分別用于上行電車充電和下行電車充電。

附圖說明

圖1是充電裝置系統原理圖。

圖2是本發明用于軌道交通的充電變流器的立體結構原理示意圖。

圖3是本發明的用于軌道交通的充電變流器的柜內正視結構原理示意圖。

圖4是本發明的用于軌道交通的充電變流器的柜內后視結構原理示意圖。

圖5是本發明的用于軌道交通的充電變流器的柜內側視結構原理示意圖。

圖例說明：

1、柜體；11、第一通風口；12、風機腔室；13、第二通風口；14、第三通風口；2、控制電路模塊；3、輸入電路模塊；4、整流斬波模塊；41、整流子模塊；42、斬波子模塊；5、濾波電感模塊；6、機側接觸器模塊；7、隔離開關模塊；8、輸出電路模塊；9、風機；10、連接母排組件；15、風道板組件；16、獨立散熱風道；17、密封腔室；18、第一雙開柜門；19、第二雙開柜門； 20、第三雙開柜門。

具體實施方式

以下結合具體實施例和附圖對本發明作進一步詳細說明。

如圖1至圖5所示，本發明提供一種用于軌道交通的充電變流器，包括變流器柜體1，柜體1內設有風機9、控制電路模塊2和依次電氣連接的輸入電路模塊3、整流斬波模塊4、濾波電感模塊5、機側接觸器模塊6、隔離開關模塊7、輸出電路模塊8；風機9、整流斬波模塊4、濾波電感模塊5從上至下依次設于柜體1內的左側，柜體1的下方開設有一個以上的第一通風口11用于和風機9配合形成上下對流的散熱風路以對整流斬波模塊4和濾波電感模塊5進行散熱，機側接觸器模塊6設置于整流斬波模塊4的后方；控制電路模塊2和輸入電路模塊3從上至下設于柜體1內的右側，隔離開關模塊7和輸出電路模塊8呈上下設置且共同設置于輸入電路模塊3的后方。

圖1為充電裝置系統原理圖，與本發明的充電變流器有關的設備為城市電網、降壓變壓器、車輛充電架，其功能如下：城市電網用于提供10Kv或35Kv高壓電源。降壓變壓器用于實現交流電網與充電變流器輸入之間的電壓轉換，為充電變流器提供合適的電壓源。車輛充電架用于將充電變流器輸出的電源通過充電電網為電車充電，充電變流器通過檢測充電電網的電壓判斷電車是否就位。經降壓變壓器變壓后的電源經輸入電路模塊3后引至整流斬波模塊4，再接入濾波電感模塊5，經濾波電感模塊5濾波之后的直流電接入機側接觸器模塊6，再經電纜及母排走線接入隔離開關模塊7，最后經過輸出電路模塊8引至充電架，使得本發明的充電變流器具備完整的充電裝置所需的變流、隔離、控制、保護等全部功能。

通過以上特殊的科學設計，使得本發明的充電變流器具有如下優點：一是打破了傳統按照充電、隔離大功能區進行設計的局限，采用散熱需求來結構劃分，將散熱量小的控制電路模塊2、輸入電路模塊3、隔離開關模塊7和輸出電路模塊8設于柜體1內的右側；同時將散熱量大的整流斬波模塊4、濾波電感模塊5從上至下依次設于柜體1內的左側，并在左側上下分別設置風機9和第一通風口11（第一通風口11可以設置在左側柜門底部或/和柜底板上，風機9可以為抽風機或者吹風機），風機9和第一通風口11配合在左側形成上下對流的散熱風路能夠對整流斬波模塊4和濾波電感模塊5進行直接散熱（如圖中箭頭方向），上下對流的方式使得空氣流阻小、噪音低，空氣熱交換直接、快速，散熱效果極佳。

二是在打破傳統按照充電、隔離大功能區進行設計的前提下，進一步采用按電路拓撲關系進行總體設計布局，具備完整的充電裝置所需的變流、隔離、控制、保護等功能；整流斬波模塊4、濾波電感模塊5上下設置，豎向集成；并且在上述左右分區的前提下，同時在柜深方向分為前后兩層布置元器件，即：將機側接觸器模塊6設置于整流斬波模塊4的后方，將隔離開關模塊7和輸出電路模塊8共同設置于輸入電路模塊3的后方。這樣的設置使得本發明的充電變流器設備布局緊湊合理，真正實現一體化整體設計，同時使得主電路與控制單元、控制電路、輔助電路分離布置，電磁兼容好，并且使得二次器件操作時操作人員安全得到有效保證且不會影響主電路的正常運行，便于安裝維護作業的開展。

三是將輸入電路模塊3、輸出電路模塊8前后設置在柜體1的右側，使得變流器的進出線采取集中在柜體1右側且為下進下出的方式，接線維護方便。柜體1左側為變流器內部連接區域。整流斬波模塊4底部與濾波電感模塊5有電氣連線空間；濾波電感模塊5、機側接觸器模塊6、隔離開關模塊7、輸出電路模塊8均有電氣連線空間。

如圖3所示，進一步，在較佳實施例中，整流斬波模塊4集成了兩個整流子模塊41和兩個斬波子模塊42，四個子模塊的外形和接口均相同、且四個子模塊水平并列布置以形成低流阻氣路，整流斬波模塊4的上方設有連接母排組件10用于使四個子模塊相連接。本發明將整流斬波模塊4集成式設計，這種水平并列布置不同于現有的上下左右的分開設置形式，兩個整流子模塊41和兩個斬波子模塊42排布順序從左至右可為2整流+2斬波、整流+2斬波+整流、斬波+2整流+斬波、2斬波+2整流，這使得結構更加緊湊，同時使得整流斬波模塊4形成了低流阻氣路，散熱效果更佳，噪音更小。

如圖2至圖5所示，進一步，在較佳實施例中，柜體1內左側上方設有用于安裝風機9的風機腔室12，風機腔室12于柜體1的頂部開設有與外界連通的第二通風口13，通過設置專門的風機腔室12，能對風機9的的噪音進行隔音降噪。同時，風機腔室12的底部還開設有朝向整流斬波模塊4的第三通風口14，第三通風口14與整流斬波模塊4之間設有風道板組件15用于使風機腔室12與整流斬波模塊4之間形成相連通的獨立散熱風道16，連接母排組件10置于獨立散熱風道16內。通過這樣的特殊設計，進一步形成了專用風道，簡化了散熱風道設計難度，使得散熱冷風不會在柜內亂竄，保證氣流只從整流斬波模塊4通過（如圖中箭頭方向），這種設計簡單緊湊，進一步提高了散熱效率，使得散熱性能更好、噪音更低。

如圖2、圖3所示，進一步，在較佳實施例中，柜體1內右側上方設有密封腔室17，控制電路模塊2設于密封腔室17內以形成電氣隔離，控制電路模塊2包括繼電器、微型斷路器。密封腔室17獨立位于柜體1右上角，使得控制電路模塊2具有良好電氣隔離，同時便于二次器件操作。

如圖4所示，進一步，在較佳實施例中，機側接觸器模塊6、隔離開關模塊7和輸出電路模塊8均為兩路連接電路以分別用于上行電車充電和下行電車充電。

如圖2所示，進一步，在較佳實施例中，柜體1對應左側的風機9、整流斬波模塊4和濾波電感模塊5處設有第一雙開柜門18，柜體1對應右側的輸入電路模塊3處設有第二雙開柜門19，第二雙開柜門19的上方對應控制電路模塊2處設有第三雙開柜門20。通過這樣的設置，便于安裝維護時根據需要打開相對應的柜門即可，方便操作，并對其他內部電氣設備形成保護。

以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護范圍。