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变流器机柜

阅读：2发布：2021-05-21

专利汇可以提供变流器机柜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及变流器机柜，包括外部金属片机柜框架，其中，外部金属片机柜框架包括第一和第二隔室，其中，第一和第二隔室并排布置在外部金属片机柜框架内部，以及其中，在外部金属片机柜框架内部的第一和第二隔室彼此分开，其中，第一隔室至少包括第一子隔室、第二子隔室和第三子隔室，其中，第一子隔室、第二子隔室和第三子隔室连续地布置在第一隔室内，其中，第二子隔室布置在第一子隔室和第三子隔室之间，以及其中，第三子隔室包括用于承载变流器控制单元的控制摆动框架，以及其中，第二隔室至少包括第一子隔室和第二子隔室，其中，第一子隔室和第二子隔室连续地布置在第二隔室内，以及其中，外部金属片机柜框架由折叠和铆接的金属片制成。，下面是变流器机柜专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种变流器机柜(100)，包括外部金属片机柜框架(20)，其中，所述外部金属片机柜框架(20)包括第一隔室(23)和第二隔室(24)，其中，所述第一隔室(23)和所述第二隔室(24)并排布置在所述外部金属片机柜框架(20)内部，以及其中，在所述外部金属片机柜框架(20)内部的所述第一隔室(23)和所述第二隔室(24)彼此分开，
其中，所述第一隔室(23)至少包括所述第一隔室(23)的第一子隔室(25)、所述第一隔室(23)的第二子隔室(26)和所述第一隔室(23)的第三子隔室(27)，其中，所述第一隔室(23)的第一子隔室(25)、所述第一隔室(23)的第二子隔室(26)和所述第一隔室(23)的第三子隔室(27)连续地布置在所述第一隔室(23)内，其中，所述第一隔室(23)的第二子隔室(26)布置在所述第一隔室(23)的第一子隔室(25)和所述第一隔室(23)的第三子隔室(27)之间，以及其中，所述第一隔室(23)的第三子隔室(27)包括用于承载变流器控制单元的控制摆动框架(15)，
其中，所述第二隔室(24)至少包括所述第二隔室(24)的第一子隔室(35)和所述第二隔室(24)的第二子隔室(36)，其中，所述第二隔室(24)的第一子隔室(35)和所述第二隔室(24)的第二子隔室(36)连续地布置在所述第二隔室(24)内，
其中，所述外部金属片机柜框架(20)由折叠和铆接的金属片制成，
其中，所述第一隔室(23)的第一子隔室(25)包括至少一个DC链路电容器(6)，其中，所述第一隔室(23)的第二子隔室(26)包括至少一个变流器模块(10)，其中，所述第二隔室(24)的第一子隔室(35)包括至少一个链路电容器(6)，以及其中，所述第二隔室(24)的第二子隔室(36)包括至少一个预充电模块(16)和至少一个功率端子(17)。
2.根据权利要求1所述的变流器机柜，其特征在于，所述至少一个变流器模块(10)包括至少一个马达逆变器(1)、至少一个辅助逆变器(2)、至少一个制动斩波器(3)、至少一个电池充电器(4)和用于所述至少一个电池充电器(4)的至少一个预充电单元(5)。
3.根据权利要求1或2所述的变流器机柜，其特征在于，所述至少一个变流器模块(10)由水冷却系统冷却。
4.根据权利要求1或2所述的变流器机柜，其特征在于，所述变流器机柜的所述内部由被风扇(14)移动的强制空气冷却。
5.根据权利要求1或2所述的变流器机柜，其特征在于，能够通过门(43)接近所述第一隔室(23)的第三子隔室(27)。
6.根据权利要求1或2所述的变流器机柜，其特征在于，能够通过门(44)接近所述第二隔室(24)的第二子隔室(36)。

说明书全文

变流器机柜

技术领域

[0001] 本实用新型涉及功率电子器件的领域。另外，本实用新型涉及牵引变流器。它基于根据独立权利要求1的变流器机柜。

背景技术

[0002] 在许多工业应用中使用变流器机柜，例如在牵引应用中。现有技术中已知的典型变流器机柜可包括外部金属片机柜框架和内部机柜框架。关于应用领域，存在许多不同类型的牵引变流器，其用于安装在顶部，安装在底板下，或者安装在发动机室的内部。取决于技术要求，变流器机柜结构可由钢或铝制成，并且可进行焊接或铆接。

[0003] 另外，变流器机柜典型地包括：

[0004] 重且密集的部件，诸如电感器和变压器；

[0005] 布置在功率电子器件构件块中的半导体；

[0006] 按照EMC设计准则安装在专用机柜中的控制部件，诸如电路板、继电器和其它装置；

[0007] 额外的部件，它们大多数是无源构件和连接电缆。

[0008] 本实用新型的目标是改进上面提到的变流器机柜，使得变流器机柜稳定可靠且能够抵抗振动和机械冲击，而且易于组装，且维护时间短。实用新型内容

[0009] 根据本实用新型的变流器机柜包括外部金属片机柜框架。外部金属片机柜框架包括第一隔室和第二隔室，其中，第一隔室和第二隔室并排布置在外部金属片机柜框架内部。在外部金属片机柜框架内部的第一隔室和第二隔室彼此分开。第一隔室至少包括第一隔室的第一子隔室、第一隔室的第二子隔室和第一隔室的第三子隔室，其中，第一隔室的第一子隔室、第一隔室的第二子隔室和第一隔室的第三子隔室连续地布置在第一隔室内，其中，第一隔室的第二子隔室布置在第一隔室的第一子隔室和第一隔室的第三子隔室之间，以及其中，第一隔室的第三子隔室包括用于承载变流器控制单元的控制摆动框架。第二隔室至少包括第二隔室的第一子隔室和第二隔室的第二子隔室，其中，第二隔室的第一子隔室和第二隔室的第二子隔室连续地布置在第二隔室内。外部金属片机柜框架由折叠和铆接的金属片制成。

[0010] 在从属权利要求中详细说明本实用新型的有利发展。

[0011] 根据本实用新型的变流器机柜确保变流器的稳定可靠性和刚度。另外，变流器机柜非常能够抵抗振动和机械冲击，并且易于组装和维护，因为可在短时间里更换变流器机柜的电力构件。

[0012] 特别地，由于电力构件布置在隔室和子隔室中，所以可对变流器建立模块化设置。优点是提高维护能力，因为使得能够简化和快速调换变流器构件，诸如功率模块或电容器元件。

[0013] 本实用新型的另一个优点是实现承载变流器控制单元的控制摆动框架。控制摆动框架允许容易地接近布置在控制摆动框架后面的电力构件，并且因而在调换电力构件时缩短维护时间。

[0014] 由于通过水平地和/或竖向地布置电力构件而实现电力元件在变流器机柜的各个子隔室中的模块化设置，所以在维护工作期间快速且容易地调换构件是可行的，并且因而缩短变流器的维护时间。

[0015] 电力构件单独布置在彼此相邻地布置的第一隔室和第二隔室中具有这样的优点：可使在变流器的运行期间产生热的电力构件(诸如变流器的功率模块)与需要保护不受所述热影响的电力构件隔开。因而，仅需要冷却发热电力构件，这是优选的，因为可减少通常安装在变流器机柜的内部的冷却装备。

[0016] 在本实用新型的优选实施例中，第一隔室的第一子隔室包括至少一个DC链路电容器。

[0017] 在本实用新型的优选实施例中，第一隔室的第二子隔室包括至少一个变流器模块。

[0018] 在本实用新型的优选实施例中，至少一个变流器模块包括至少一个马达逆变器、至少一个辅助逆变器、至少一个制动斩波器、至少一个电池充电器和用于至少一个电池充电器的至少一个预充电单元。

[0019] 在本实用新型的优选实施例中，至少一个变流器模块由水冷却系统冷却。冷却变流器模块是重要的是，因为它包含发热半导体开关。

[0020] 在本实用新型的优选实施例中，第二隔室的第一子隔室包括至少一个DC链路电容器。

[0021] 在本实用新型的优选实施例中，第二隔室的第二子隔室包括至少一个预充电模块和至少一个功率端子。

[0022] 在本实用新型的优选实施例中，变流器机柜的内部由被风扇移动的强制空气冷却。强制空气冷却允许在变流器机柜内部有最少的技术冷却装备，并且可降低另外安装的冷却系统的成本。另外，它是冷却变流器机柜内部的电力构件的廉价方式。当然，可能需要对由于在它们的运行期间产生的热量而需要额外的冷却的电力构件安装另外的冷却系统。

[0023] 在本实用新型的优选实施例中，可通过门接近第一隔室的第三子隔室。

[0024] 在本实用新型的优选实施例中，可通过门接近第二隔室的第二子隔室。

[0025] 另外，变流器机柜根据本实用新型具有以下额外的优点：

[0026] •用于模块化变流器的空气和液体冷却式变流器机柜是成本有效的；

[0027] •组装和维修快速且简单；

[0028] •变流器机柜允许使用批量制造技术；

[0029] 根据本实用新型的优选实施例的以下详细描述以及附图，本实用新型的这些和其它目标、优点和特征将变得显而易见。

附图说明

[0030] 在图中：

[0031] 图1显示根据本实用新型的、具有隔室和子隔室和门的变流器机柜的实施例的示意性俯视图；

[0032] 图2显示有门的图1的实施例的正视图；

[0033] 图3显示没有门而有控制摆动框架的图1的实施例的正视图；

[0034] 图4显示没有门且没有控制摆动框架的图1的实施例的正视图；

[0035] 图5显示没有门而有DC链路电容器的图1的实施例的正视图。

[0036] 在参考符号列表中以概述形式列出了图中使用的参考符号和它们的含义。在原则上，相同的部件在图中设有相同的参考符号。任何描述的实施例都表示本实用新型的主题的示例，而且没有任何约束作用。

[0037] 部件列表

[0038] 1马达逆变器

[0039] 2辅助逆变器

[0040] 3制动斩波器

[0041] 4电池充电器

[0042] 5用于电池充电器的预充电单元

[0043] 6DC链路电容器

[0044] 10变流器模块

[0045] 14风扇

[0046] 15控制摆动框架

[0047] 16预充电模块

[0048] 17功率端子

[0049] 20外部金属片机柜框架

[0050] 23第一隔室

[0051] 24第二隔室

[0052] 25第一隔室的第一子隔室

[0053] 26第一隔室的第二子隔室

[0054] 27第一隔室的第三子隔室

[0055] 33分隔器件

[0056] 35第二隔室的第一子隔室

[0057] 36第二隔室的第二子隔室

[0058] 40用于冷却剂的入口

[0059] 41用于风扇的功率供应

[0060] 42控制接口

[0061] 43门

[0062] 44门

[0063] 100变流器机柜。

具体实施方式

[0064] 图1示出可用于牵引变流器的变流器机柜100，它包括外部金属片机柜框架20，其中，外部金属片机柜框架20包括第一隔室23和第二隔室24，其中，第一隔室23和第二隔室24彼此分开。分开可由分隔器件33实现。分隔器件33可体现为例如壁。壁可由金属或任何其它材料制成。第一隔室23和第二隔室24并排布置在外部金属片机柜框架20内部。
第一隔室23至少包括第一隔室23的第一子隔室25、第一隔室23的第二子隔室26和第一隔室23的第三子隔室27，其中，第一隔室23的第一子隔室25、第一隔室23的第二子隔室
26和第一隔室23的第三子隔室27连续地布置在第一隔室23内。第一隔室23的第二子隔室26布置在第一隔室23的第一子隔室25和第一隔室23的第三子隔室27之间。第一隔室23的第三子隔室27包括用于承载变流器控制单元的控制摆动框架15。第二隔室24至少包括第二隔室24的第一子隔室35和第二隔室24的第二子隔室36，其中，第二隔室24的第一子隔室35和第二隔室24的第二子隔室36连续地布置在第二隔室24内。外部金属片机柜框架20由折叠和铆接的金属片制成。

[0065] 在图1中，第一隔室23布置在变流器机柜100的右侧，而第二隔室24布置在变流器机柜100的左侧。但是，第一隔室23和第二隔室24的布置也可反过来。隔室23和隔室24各自包括包含电力构件的子隔室的组件。另外，可通过门43接近第一隔室23的第三子隔室27。可通过门44接近第二隔室24的第二子隔室36。

[0066] 第一隔室23的各个子隔室25、26、27包括多个电力构件，并且由堆叠在彼此上面的水平布置的层组成。电力构件优选地布置在各个子隔室的这些成水平堆叠层中的各个上。

[0067] 应当注意，但这在图1中未显示，第一隔室23的第一子隔室25包括至少一个DC链路电容器6。第一隔室23的第二子隔室26包括至少一个变流器模块10(未显示)。第二隔室24的第一子隔室35包括多个DC链路电容器6(未显示)。第二隔室24的第二子隔室36包括一个预充电模块16和一个功率端子17(未显示)。

[0068] 图2显示具有第一门43和第二门44的变流器机柜100的正视图。可通过第一门43接近第一隔室23的第三子隔室27。可通过第二门44接近第二隔室24的第二子隔室
36。变流器机柜100可应用另外的门，例如以便接近第一隔室23的第一子隔室25，以及接近第二隔室24的第二子隔室35 (未显示)。

[0069] 变流器机柜100进一步包括用于冷却剂的入口40，可在机柜变流器100内部为水冷却系统引入冷却剂，以冷却电力构件。风扇的功率供应41(未显示)和控制接口42安装在变流器机柜100的顶板上。

[0070] 图3显示没有门而有控制摆动框架15的图1的实施例正视图。第一隔室23的第三隔室27包括用于承载变流器控制单元的控制摆动框架15。第二隔室24的第二子隔室36包括一个预充电模块16和一个功率端子17。应当注意，可在变流器机柜100内实现多个预充电模块16和多个功率端子17。应当进一步提到的是，预充电模块16由线路接触器、预充电接触器和充电电阻器(未显示)组成。变流器机柜100的内部由风扇14产生的强制空气冷却。应当注意，在变流器机柜100的内部，优选用光纤链路传递控制和测量信号。

[0071] 图4显示没有门且没有控制摆动框架的变流器机柜100的实施例的正视图。变流器模块10布置在第一隔室23的第二子隔室26内部。如图4中显示的那样，变流器模块10包括一个马达逆变器1、一个辅助逆变器2、一个制动斩波器3(其也可具有像电压限制单元那样的功能性)、一个电池充电器4和用于一个电池充电器4的一个预充电单元5。另外，变流器模块10配备有IGBT和门驱动器(未显示)。另外，变流器模块10优选地由使用水作为冷却介质的冷却系统冷却。应当进一步注意的是，变流器机柜100还可包括多个变流器模块10。应当进一步注意的是，这种多个变流器模块10优选装配有允许容易地更换变流器模块10的快速水联接件。

[0072] 图5显示具有DC链路电容器6的变流器机柜100的正视图。第一组链路电容器6布置在第一隔室23的第一子隔室25内部。第二组DC链路电容器6布置在第二隔室24的第一子隔室35内部。应当注意，DC链路6可由相同且容易更换的电容器组构成，电容器组由特殊设计的低电感总线条(未显示)链接。

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