一种二级级联式模块化可扩容双向变流器的制作方法

1.本实用新型涉及一种双向变流器，更具体的说，尤其涉及一种二级级联式模块化可扩容双向变流器。


背景技术：

2.随着轨道交通行业对电力电子产品的集成度以及可靠性要求越来越高，整流机组与逆变设备整合到一起的趋势越来越强烈，因此双向变流器是一种发展趋势。由于双向变流器将两种功能合二为一，其可靠性是最重要的衡量指标，需要采取必要的措施来保证其可靠性。同时利用模块化的设计思路将不同功能分成不同的模块，方便装配与维护。还有一个不可忽视的问题就是不同地铁线路上双向变流器设备的容量不同，内部结构形态不一，安装与维护比较困难，对于现场运维人员的要求较高，不利于产品的维护。


技术实现要素：

3.本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种二级级联式模块化可扩容双向变流器。
4.本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，包括起固定和支撑作用的柜体，柜体中前部的左侧由上至下依次设置有主控系统和变流器控制系统，柜体中前部的右侧由上至下依次设置有功率单元和交流电抗器；其特征在于：柜体中后部的左侧由上至下依次设置有直流接触器和直流接线端子，柜体中后部的右侧由上至下依次设置有熔断器、薄膜电容、交流断路器和输出端子，熔断器的上方和下方均设置有连接铜排。
5.本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，直流接线端子经直流接触器接于直流母线上，功率单元的直流接线端经熔断器接于直流母线上，薄膜电容接于功率单元的直流接线端上；功率单元的交流接线端经交流电抗器接于交流断路器的一端，交流断路器的另一端接于输出端子上，输出端子接于变压器的次级绕组接线端子上。
6.本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，所述柜体前侧的底部设置有风道挡板，柜体的上方设置有抽风风机，在抽风风机的抽风作用下，空气经风道挡板处进入并依次流经交流电抗器和功率单元并排出。
7.本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，所述主控系统经光纤与变流器控制系统通信连接，变流器控制系统控制变流器的运行并采集其运行参数，变流器控制系统通过光纤将采集的变流器运行参数上传至主控系统。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，通过在柜体中前部的右侧由上至下依次设置功率单元和交流电抗器，并在交流电抗器的外侧设置风道挡板，这样，在抽风风机的作用下使得进入的空气依次流经交流电抗器和功率单元然后排出，实现了对功率单元和交流电抗器的有效散热，有利于保持其工作稳定性；通过在柜体中后部下端的左右侧设置直流接线端子和输出端子，使得变流器的直流进出接线和交流进出接线均位于柜体的下端，使得接线更加方便，有利于变流器的安装和维护。
9.进一步地，功率单元采用模块化设置，不仅可将发生故障的功率单元进行快速更换或维修，而且还可根据变流器的实际使用需求对其进行扩容，扩容时，只需增加相应数量的功率单元及其控制模块即可，降低了变流器的升级改造成本。
10.进一步地，采用多个功率单元并联的形式，并联后的多个功率单元采用两级串联的方式，不仅降低了流经每个功率单元的电流，还降低了每个功率单元两端的电压，这样就降低了功率单元中开关功率器件的电流和电压，有利于降低功率单元的成本，保证其工作稳定。
附图说明
11.图1为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的主视图；
12.图2为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的后视图；
13.图3为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的左视图；
14.图4为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的俯视图；
15.图5为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的立体图；
16.图6为本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的电路原理图。
17.图1~图5中：1柜体，2功率单元，3主控系统，4变流器控制系统，5交流电抗器，6熔断器，7薄膜电容，8交流断路器，9输出端子，10连接铜排，11直流接触器，12直流接线端子，13风道挡板，14抽风风机。
18.图6中：km11、km12为直流接触器，fu1~fu8为熔断器，l1~l8为交流电抗器，qf11、qf12为交流断路器，d为变压器。
具体实施方式
19.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
20.如图1至图5所示，分别给出了本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的主视图、后视图、左视图、俯视图和立体图，所示的二级级联式模块化可扩容双向变流器由柜体1、功率单元2、主控系统3、变流器控制系统4、交流电抗器5、熔断器6、薄膜电容7、交流断路器8、输出端子9、连接铜排10、直流接触器11、直流接线端子12、风道挡板13以及抽风风机14构成，柜体1起固定和支撑作用，柜体1的内部为容纳各部分的空腔。
21.所示柜体1中前部左侧由上至下设置主控系统3和变流器控制系统4，柜体1中前部右侧由上至下设置功率单元2和交流电抗器5，功率单元2的数量为多个，并可根据现场要求来增加功率单元2，以实现变流器的扩容。变流器控制系统4用于控制变流器的运行并采集其运行参数，变流器控制系统4经光纤与主控系统3通信连接，变流器控制系统4将采集的变流器运行参数上传至主控系统3，主控系统3将接收的运行参数上传至上位机。
22.所示交流电抗器5的外侧设置有风道挡板13，散热空气经风道挡板13进入到柜体1中。柜体1的上部设置有抽风风机14，在抽风风机14的抽风作用下，经风道挡板13进入的空气依次流经交流电抗器5和功率单元2，最后经抽风风机14排出，这样就实现了对交流电抗器5和功率单元2的有效散热，保证其始终处于稳定的工作状态。
23.所示柜体1中后部左侧由上至下依次设置直流接触器11和直流接线端子12，柜体1中后部右侧由上至下依次设置熔断器6、薄膜电容7、交流断路器8和输出端子9，这样，使得
直流接线端子12和输出端子9均位于柜体1的最下部，便于对变流器直流进出和交流进出的接线。在增加了一定数量的功率单元2对变流器进行扩容后，还需增减相应数量的熔断器6、薄膜电容7和交流电抗器5。
24.如图6所示，给出了本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器的电路原理图，所示的直流接线端经直流接触器（km11、km12）接于直流母线上，8个功率单元的直流接线端分别经熔断器fu1~fu8接于直流母线上；同时，薄膜电容也接于功率单元的直流接线端（图中未给出薄膜电容）。功率单元的交流接线端经交流电抗器（l1~l8）接于交流断路器（qf11、qf12）的一端，交流断路器（qf11、qf12）的另一端接于变压器的一次侧绕组上。
25.所示的功率单元1、功率单元3、功率单元5和功率单元7相并联，功率单元2、功率单元4、功率单元6和功率单元8相并联，并联后的功率单元再串联，形成二级级联形式，这样就降低了流经每个功率单元的电流大小，也降低了每个功率单元两端的电压，有利于保持功率单元的工作稳定性。
26.综上可知，本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器具有如下特点：
27.（1）将整流与逆变功能合二为一，共用一套控制系统，功率单元采用级联连接的方式，降低模块的电压与电流，做到稳定电压与电流，保证其运行的可靠性。
28.（2）采用模块化设计思路将不同器件组成的功能模块化，功率单元与薄膜电容以及控制组件模块化设计，提高生产装配效率，降低生产成本。同时对于现场安装与维护来说，更能够提高整体的安装效率与运维成本。
29.（3）采用功率单元级联设计思路将容量分成若干份，同时采用统一的布局方式进行可靠连接，对于整机的连接来说能够做到方便扩容，保证布局的统一性，大大提高了双向变流器整个系统的稳定性，同时对于整机在各个环节的质量与成本控制都是比较有利的。

技术特征：
1.一种二级级联式模块化可扩容双向变流器，包括起固定和支撑作用的柜体（1），柜体中前部的左侧由上至下依次设置有主控系统（3）和变流器控制系统（4），柜体中前部的右侧由上至下依次设置有功率单元（2）和交流电抗器（5）；其特征在于：柜体中后部的左侧由上至下依次设置有直流接触器（11）和直流接线端子（12），柜体中后部的右侧由上至下依次设置有熔断器（6）、薄膜电容（7）、交流断路器（8）和输出端子（9），熔断器的上方和下方均设置有连接铜排（10）。2.根据权利要求1所述的二级级联式模块化可扩容双向变流器，其特征在于：直流接线端子（12）经直流接触器（11）接于直流母线上，功率单元（2）的直流接线端经熔断器（6）接于直流母线上，薄膜电容（7）接于功率单元的直流接线端上；功率单元的交流接线端经交流电抗器（5）接于交流断路器（8）的一端，交流断路器的另一端接于输出端子（9）上，输出端子接于变压器的次级绕组接线端子上。3.根据权利要求1或2所述的二级级联式模块化可扩容双向变流器，其特征在于：所述柜体（1）前侧的底部设置有风道挡板（13），柜体的上方设置有抽风风机（14），在抽风风机的抽风作用下，空气经风道挡板处进入并依次流经交流电抗器（5）和功率单元（2）并排出。4.根据权利要求1或2所述的二级级联式模块化可扩容双向变流器，其特征在于：所述主控系统（3）经光纤与变流器控制系统（4）通信连接，变流器控制系统控制变流器的运行并采集其运行参数，变流器控制系统通过光纤将采集的变流器运行参数上传至主控系统。

技术总结
本实用新型的二级级联式模块化可扩容双向变流器，包括柜体，柜体中前部的左侧由上至下依次设置有主控系统和变流器控制系统，前部的右侧由上至下依次设置有功率单元和交流电抗器；其特征在于：柜体中后部的左侧由上至下依次设置有直流接触器和直流接线端子，后部的右侧由上至下依次设置有熔断器、薄膜电容、交流断路器和输出端子，熔断器的上方和下方均设置有连接铜排。本实用新型的双向变流器，实现了对功率单元和交流电抗器的有效散热，直流、交流进出接线均位于柜体下端，使得接线更加方便，可根据变流器的实际使用需求对其进行扩容，降低了变流器的升级改造成本。降低了变流器的升级改造成本。降低了变流器的升级改造成本。


技术研发人员：孙夫纯 王庆栋 邵景红 王森 孙文娜
受保护的技术使用者：新风光（青岛）交通科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/23